Apuntes y guía Fundamentos de Sistemas Digitales Uned Ingeniería Informática

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: funciones intermedias ó MSI: combinacionales y secuenciales.
- Funciones de ruta de datos. Selector de datos.
- Multiplexores: qué son, selección de canal de entrada. Bits de control.
- Multiplexor 2 a 1: tabla de verdad, circuito, ejemplo.
- Multiplexor de 4 a 1: tabla de verdad, circuito, ejemplo.
- Generalización multiplexores n a 1. Ejemplo: multiplexor de 8 a 1 AS151
- Síntesis de funciones lógicas con multiplexores.
- Síntesis de funciones acoplando multiplexos.




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de comprender qué es un multiplexor y conocer las tablas de verdad de multiplexores sencillos.

Debes ser capaz de resolver problemas donde dados circuitos creados con multiplexores, seas capaz de reconocer la función lógica que generan. Memorizar es menos importante, pero debes tener asentados los conceptos como paso previo a poder resolver problemas. Resuelve los ejemplos planteados sin mirar la solución para comprobar que eres capaz de resolverlos por tí mismo.

Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: DEMUX (demultiplexos ó distribuidores de datos)
- Ejemplo DEMUX dual de 1 a 4. Circuito.
- Electrónica: decodificadores.
- Ejemplo: decodificador de 4 bits.
- Decodificador BCD a decimal. Tabla de verdad. Circuito.
- Decodificador BCD a siete segmentos. Funciones lógicas para excitación de diodos.
- Segmentos a, b, c, d, e, f, g.
- Símbolos y tabla de verdad para el decodificador BCD a 7 segmentos.
- Cálculo de la función correspondiente a un segmento.


Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de comprender qué es un demultiplexor, un decodificador y un decodificador BCD  a 7 segmentos.

Debes ser capaz de resolver problemas que involucren DEMUX y decodificadores. Memorizar es menos importante, pero debes tener asentados los conceptos como paso previo a poder resolver problemas. Debes ser capaz de obtener la expresión de la función de un segmento para un decodificador BCD a 7 segmentos. Resuelve el ejemplo planteado sin mirar la solución para comprobar que eres capaz de resolverlo por tí mismo.

Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: síntesis de funciones lógicas con decodificadores.
- Ejemplo circuito transformación BCD natural a siete segmentos.
- Lógica positiva y lógica negativa: estados de alta y baja en electrónica.
- Entradas y salidas activas. Concepto. Representación gráfica.
- Diferencia entre codificadores con prioridad y codificadores sin prioridad.
- Ejemplo decodificador decimal a binario.
- Tabla de verdad de un codificador con prioridad.
- Ejemplo codificador con 4 niveles de prioridad.
- Ejempo codificador co prioridad decimal a BCD. Tabla de verdad.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de comprender qué es un decodificador y un codificador.

Debes ser capaz de resolver problemas que involucren codificadores y codificadores con prioridad. Memorizar es menos importante, pero debes tener asentados los conceptos como paso previo a poder resolver problemas. Debes ser capaz de definir tablas de verdad y obtener funciones lógicas.

Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: amplificadores (buffers-drivers).
- Electrónica: transmisores receptores de bus o canal (bus transceivers)
- Concepto de bus.
- Concepto de componentes o puertas de tres estados. Alta impedancia.
- Inversor de tres estados. Driver de tres estados.
- Ejemplo: circuito de control de acceso a un bus.
- Otros transmisores-receptores de bus.


Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de comprender qué es un componente de 3 estados.

Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: lógica combinacional programable (PLD's).
- Clasificación habitual de PLD's: PROM's, PAL's, PLA's
- Función universal de 2, 3, ó n variables.
- Circuitos: buffers e inversores, matriz de conexiones AND, matriz OR
- Diferencias básicas entre las arquitecturas PLD's
- Criterios para representar conexiones en PLD's
- Ejemplos de circuitos PLD's y representaciones gráficas.


Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de definir la función que realiza un circuito PLD dada su representación gráfica y viceversa.

Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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Contenidos

LÓGICA COMBINACIONAL (continuación)

- Sistemas digitales: memorias no volátiles. ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH
- Electrónica: inconvenientes de memorias PROM.
- Diferencia entre memorias de solo lectura y de lectura y escritura.
- Diferencia entre memorias volátiles (SRAM, DRAM, FIFO, LIFO, CAM...) y no volátiles.
- Transistores de puerta flotante (FAMOS) y mecanismos de borrado.
- Diferencias entre EPROMs Y EEPROMs
- Organización interna y ejemplos de EEPROM y FLASH
- PAL's: programmable Array Logics. Matriz AND programable con matriz OR fija.
- PLA's: programmable Logic Array. Matriz AND y matriz OR programables.
- Configuraciones de salida



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes ser capaz de definir la función que realiza un circuito PAL ó PLA dada su representación gráfica y viceversa.

Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Comprueba que eres capaz de resolver alguno de los problemas sobre esta parte que aparecen en los exámenes (ver https://aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=6938.0). Luego continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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Hemos completado la parte de lógica combinacional, que supone aproximadamente la mitad del temario de la asignatura de Fundamentos de Sistemas Digitales (Electrónica). Conviene hacer una pequeña pausa para asentar conceptos. Dedícale 8 horas a resolver ejercicios de examen (disponibles resueltos en https://aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=6938.0), aprovechando para repasar conceptos. No dediques más de 8 horas porque el temario es largo y hay que seguir avanzando.

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Contenidos

LÓGICA SECUENCIAL

- Diferencia entre circuitos combinacionales y circuitos biestables.
- Concepto de estado del sistema (electrónica).
- ¿Qué es un biestable (Flip-Flop)?
- Teoría de autómatas finitos aplicada a los sistemas digitales: introducción.
- Entradas, salidas, transiciones y estados internos. Representación gráfica de autómatas.
- Concepto de retardo o memoria. Autómata finito determinista definido por quinteto.
- Tablas de transición, diagramas de transición de estados.
- Ejemplos. Esquemas.




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Para esta parte del temario será útil haber cursado la asignatura de autómatas, pero si no lo has hecho tampoco te preocupes porque no es imprescindible. Debes ser capaz de representar un autómata como el del ejemplo del bolígrafo.

No te detengas ahora a realizar ejercicios. Es preferible avanzar en la parte de biestables y dejar para más adelante el hacer ejercicios de autómatas. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Contenidos

LÓGICA SECUENCIAL

- El tiempo en un sistema digital. Relojes digitales.
- Diferencia entre síncrono y asíncrono.
- Diferencia entre circuitos combinacionales y circuitos secuenciales.
- Pulsos de reloj. Flancos de subida y flancos de bajada. Periodo y frecuencia.
- Trenes de pulsos. Onda cuadrada en relojes digitales.
- Tiempo de asentamiento o setup time y tiempo de retención o hold time.
- Estabilidad de la señal digital. Intervalos de seguridad.
- Concepto de biestable, flip-flop ó bascula.
- Circuitos binarios: biestables, monoestables, astables.
- Clasificación de biestables.
- Biestable R-S básico. Entradas Reset y Set. Realización con circuito.
- Realimentación en un biestable. Realización con puertas NAND ó con NOR.
- Tabla de verdad del biestable R-S. Estados no estables ó prohibidos.
- Representación gráfica de biestables como diagramas de bloques.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien qué son los pulsos de un reloj y cómo puede representarse la evolución temporal de la salida de un circuito con un cronograma. También debes comprender qué es un biestable.

Hay partes que debes memorizar, pero igual de importante es tener asentados los conceptos. Ambas cosas como paso previo a poder resolver problemas. Debes ser capaz de generar la tabla de verdad, circuito y autómata correspondiente a un biestable R-S de memoria. Debes ser capaz de resolver problemas que involucren relojes y biestables R-S.

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Contenidos

LÓGICA SECUENCIAL

- Biestable R-S sincronizado a niveles (báscula RS, flip-flop RS)
- Carácter síncrono del biestable RS descrito
- Diagrama de bloques con entrada "Clock" ó reloj
- Tabla de verdad para el biestable RS activado a niveles
- Biestable RS disparado por flancos (sincronizado por flancos)
- Circuito para RS activado por flancos con puertas lógicas.
- Biestables R-S sincronizados a nivel y con entradas asíncronas preset y clear.
- Realización del circuito. Puertas AND. Puertas NOR. Puertas OR.
- Notas para la simulación con PSpice: relojes frente a simuladores de señal.
- Ejemplos. Cronogramas.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien las diferencias entre un biestable RS básico (asíncrono), un biestable RS sincronizado a nivel y un biestable RS sincronizado por flancos.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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LÓGICA SECUENCIAL

- Biestable J-K. Carácter síncrono. Concepto de inversión de estado.
- Tipos habituales de básculas ó flip-flops JK.
- Tabla de verdad para el biestable JK.
- Realización del biestable JK con puertas lógicas.
- Representación del biestable JK a nivel de bloques. Esquema.
- Expresión algebraica de la salida de un biestable JK. Simplificación por Karnaugh.
- Diagrama de estados o autómata para un biestable JK.
- Configuración Master-Slave con 2 biestables JK en serie. Diseño para aislamiento.
- Biestables JK disparados por flancos. Biestables JK con preset y clear.
- Biestable JK tipo SN7473. ¿Qué significa clear activo en baja?
- Configuración master-slave (maestro-esclavo) aplicada a otros biestables.
- Consideración del biestable JK como biestable universal para síntesis de todos los demás.
- Ejemplos. Cronogramas.





Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien el funcionamiento de los biestables JK.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de generar la tabla de verdad, circuito y autómata correspondiente a un biestable J-K. Debes ser capaz de resolver problemas que involucren relojes y biestables J-K. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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LÓGICA SECUENCIAL

- Biestables T (toggle). Diferencia con biestable JK.
- Circuito, tabla de verdad, expresión algebraica del biestable T.
- Biestables D (delay). Realización a partir de biestables RS ó JK.
- Biestable D 7474 (SN74LS74A) de uso comercial. Tabla de verdad.
- Entradas asíncronas preset y clear en el SN74LS74A.
- Biestable D con configuración master-slave.
- Biestables D disparados por flancos. Celdas set, reset y de salida.
- Resumen sobre biestables ¿Qué son? ¿Para qué sirven?
- Diferencia entre latches y flip-flops.
- Circuitos biestables conectados en serie. Operación de dos etapas.
- Diagramas de transición de estado y representación de bloque.
- Ejemplos. Esquemas. Circuitos. Cronogramas.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien el funcionamiento de los biestables T y de los biestables D.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de generar la tabla de verdad, circuito y autómata correspondiente a un biestable T y a un biestable D. Debes ser capaz de resolver problemas que involucren relojes y biestables T ó D. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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LÓGICA SECUENCIAL

- Utilidad de la teoría de autómatas en el diseño secuencial.
- Uso de biestables D para almacenar el estado de autómata.
- Funciones secuenciales intermedias habituales: contadores, registros, temporizadores, memorias.
- Diseño sencuencial con biestables D.
- Dado un circuito obtener el autómata que lo representa.
- Ejemplo: síntesis de un circuito a partir de un autómata con biestables D.
- Ejemplo: síntesis de un circuito a partir de un autómata con biestables T.
- Análisis y diseño de circuitos a partir de diagramas de transición de estados.
- Ejemplo: síntesis de un circuito a partir de un autómata con biestables J-K.
- Funciones de excitación para biestables D, T y JK. Concepto.
- Ejercicios resueltos sistemas digitales. Esquemas. Circuitos.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien cómo puede transformarse un circuito dado en un autómata y viceversa, tanto con biestables D como con biestables T ó JK. Debes comprender cómo obtener las expresiones de transición algebraicas para un autómata o circuito dado. Debes ser capaz de dibujar un circuito si te facilitan un autómata de partida.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de resolver los ejemplos que se ponen sin mirar las soluciones. Compruébalo. Dirígete a los exámenes resueltos (ver https://aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=6938.0). Dedícale unas seis horas, no más, a resolver ejercicios del tipo: "El circuito de la figura corresponde a un autómata finito implementado con biestables J-K (ó D, ó T) ¿Cuál es su diagrama de transición de estados?". Comprueba que eres capaz de resolver alguno de ellos. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Procedimiento general de síntesis secuencial síncrona de autómatas.
- Uso de automátas finitos para la descripción de sistemas digitales.
- Representación, síntesis y análisis modular de autómatas con PLD's.
- Matrices de transición de estados.
- Matriz funcional: concepto.
- Autómata universal de dos estados: matriz funcional.
- Síntesis de un circuito dado un autómata.
- Síntesis con biestables D.
- Ejemplos resueltos. Cálculos. Esquemas. Circuitos. Matrices.
- Representación con PLD's. Ejemplo representación con arquitectura PROM.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien cómo puede transformarse un circuito dado en un autómata y viceversa, tanto con biestables D como con biestables T ó JK. Debes comprender cómo obtener las expresiones de transición algebraicas para un autómata o circuito dado. Debes ser capaz de dibujar un circuito si te facilitan un autómata de partida. Debes ser capaz de interpretar matrices de transición de estados y matrices funcionales.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de resolver los ejemplos que se ponen sin mirar las soluciones. Compruébalo. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Importante: a partir del curso 2020-2021 y de común acuerdo con los responsables de la web se ha decidido no ofrecer los apuntes gratuitamente, como se venía haciendo años anteriores. El motivo para ello es que la web necesita tener unos ingresos mínimos para poder existir (alojamiento en servidores), que no se logran cubrir con publicidad. Sin un mínimo apoyo económico no se puede mantener la página activa. Por ello pedimos una microdonación de entre 1 y 5 euros a quienes quieran usar estos materiales. Quienes quieran colaborar, pueden escribirnos indicando su interés y su correo electrónico a contacto arroba aprenderaprogramar punto com, les indicaremos cómo realizar la microdonación y cuando ésta se haga efectiva les enviaremos los apuntes vía email. Con esta opción también facilitamos el disponer de los materiales de forma ordenada en un zip sin necesidad de descargar archivos. Parte de los apuntes no estarán por tanto disponibles para descarga gratuita. Cuando nos sea posible, eliminaremos esta restricción.

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Contenidos

ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Análisis de autómatas (proceso inverso al de síntesis).
- Obtención de las funciones de excitación con biestables D (Diseño con biestables D).
- Generación de la matriz funcional
- Generación / dibujado del autómata y diagrama de transición de estados a partir de la matriz.
- Diseño secuencial con biestables J-K. Repaso del biestable JK.
- Obtención de las funciones de excitación con biestables JK
- Ejemplo: obtención de las funciones J,K dada una matriz funcional. Codificación de estados.
- Problema de la reordenación de estados con biestables JK.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien cómo codificar estados y cómo puede obtenerse una matriz funcional y autómata a partir de un circuito. Debes comprender cómo obtener las funciones de excitación de los biestables, usando tanto biestables D, como T ó JK.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de resolver los ejemplos que se ponen sin mirar las soluciones. Compruébalo. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- ¿Qué es un contador en electrónica? Contadores como circuitos secuenciales.
- Tipos de contadores: asíncronos y síncronos. Reversibles y no reversibles.
- Contadores asíncronos. Diseño de un contador asíncrono de 3 bits con biestable JK.
- Diagrama de pulsos para contador y para las señales de salida del contador.
- Contadores descendentes: implementación de contador de bits con biestables JK.
- Alternativas de diseño.
- Contador asíncrono reversible. Diseño del circuito (3 bits).
- Contadores de diferentes bases y divisores de frecuencia. Uso de preset y clear.
- Implementación de un divisor de frecuencia con preset.
- Ejemplo contador de 4 bits con divisor por 10.
- Implementación de un divisor de frecuencia con clear. Circuito para 4 bits.



Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien cómo funciona un contador y la diferencia entre contador síncrono y asíncrono.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de resolver los ejemplos que se ponen sin mirar las soluciones, y en concreto ser capaz de prever la evolución de las señales de un contador conforme evoluciona el tiempo. Debes ser capaz de dibujar y/o interpretar un diagrama de pulsos reflejando la evolución de las señales. Compruébalo. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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Contenidos

ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Contadores síncronos. Diferencia entre contador síncrono y asíncrono en sistemas digitales.
- Señal externa de pulsos de reloj. Conexionado.
- Ejemplo contador síncrono de 3 bits.
- Tabla de síntesis con biestables JK.
- Tabla de transiciones de estados para evolución temporal del contador.
- Obtención de las funciones de excitación.
- Contador síncrono reversible (ascendente/descendente). Funciones de excitación de biestables.
- Truco para crear contadores ascendentes y descendentes de forma relativamente simple.
- Aplicación del método general a la síntesis de contadores con PLDs.
- Ejemplo: contador reversible de 3 bits. Diagrama de transición de estados y matrices de transición.
- Matriz funcional del contador de ejemplo.
- Síntesis del contador de ejemplo usando biestables D. Representación con un PAL.
- Simulación y ejemplos de contadores. Contador SN74163 sincronizado por flancos de subida.
- Señales ENT, ENP, LOAD, RCO (acarreo), CLK del SN74163 y ejemplo cronograma señales.




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien cómo funciona un contador síncrono y la diferencia entre contador síncrono y asíncrono.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Debes ser capaz de resolver los ejemplos que se ponen sin mirar las soluciones, y en concreto ser capaz de diseñar contadores síncronos ascendentes o descendentes. Debes ser capaz de dibujar y/o interpretar un diagrama de pulsos reflejando la evolución de las señales. Debes ser capaz de trabajar con matrices funcionales y representaciones de autómatas. Compruébalo. Esta parte es relativamente importante, pero no te detengas. Hay muchas partes importantes.

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ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Sistemas digitales: registros de desplazamiento. Qué son y para qué sirven.
- Función de almacenamiento de datos.
- Función de desplazamiento de datos.
- Esquema: estructura general de un registro de desplazamiento.
- Tipos de registros de desplazamiento: registros S-S, S-P, P-S y P-P. S: serie. P: paralelo.
- Ejemplo de registro con entrada serie - salida serie.
- Utilidad de los registros de desplazamiento.
- Ejemplo registro de desplazamiento comercial: SN74AS195, configurable a 4 bits.
- Ejemplos de cronogramas.






Recomendaciones

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Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Sistemas digitales: temporizadores y relojes. Qué son y para qué sirven.
- Circuitos de tiempo: concepto.
- Diferencia entre Astable, Monoestable y Biestable. Osciladores ó multivibradores.
- Ondas cuadradas o trenes de impulsos.
- Introducción al circuito 555.
- Monoestable: concepto, esquema. Retardo.
- Monoestable con dos inversores y realimentación.
- Red RC externa al circuito. Redisparabilidad. Puesta a cero.
- Circuitos astables. Carácter binario. Astable basado en amplificador operacional.
- Astable basado en inversores acoplados. Valores de tensión frente a tiempo.
- Ideas preliminares sobre los temporizadores 555 (Signetics)




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien la diferencia entre astable, monoestable y biestable.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.