01 · Punto de partida
Ya hiciste digital sin saberlo
El comparador con histéresis del curso 4 (Tema 20) entrega 0,5 V o 3,5 V: dos valores, sin grises. Eso es digital: un ADC de 1 bit. Este curso empieza donde ese terminó: qué pasa cuando esos bits se combinan con puertas.
- ¿Qué convierte un voltaje en bit?
- ¿Qué valores son 0 y cuáles son 1?
- ¿Qué se gana ignorando los grises?
- ¿Qué se pierde?
02 · Umbral
Una línea que parte el mundo
Comparador con Vref = 2,5 V: arriba es 1, abajo es 0. La salida solo conoce dos estados (más la histéresis que evita el tembleque). Todo el curso vive de esta operación: cuantizar.
03 · Zonas
0, 1 y “no me hables”
| Zona | Rango | Significa |
|---|---|---|
| LOW | 0 – 0,8 V | 0 garantizado |
| Prohibida | 0,8 – 2,0 V | Nadie promete nada |
| HIGH | 2,0 – 5 V | 1 garantizado |
La zona prohibida es el precio de la inmunidad: 0,5 V y 3,5 V del comparador caen cómodos en LOW y HIGH. Margen de ruido: lo que sobra hasta el borde.
04 · Ganancia y pérdida
Qué se gana, qué se pierde
Se gana
Inmunidad y copia perfecta
287 mV de ruido no cambian un bit; copiar bits no degrada. Por eso todo termina digitalizándose.
Se pierde
Resolución y matiz
12,4 mV vs 12,5 mV son el mismo bit: el detalle vive en más bits (Tema 5) o sigue analógico.
- Puerta lógica
- Comparadores encadenados por diseño: combinan bits según una tabla de verdad (Temas 7–10).
- Abstracción digital
- Promesa: mientras estés en zona válida, el resto no importa. Ingeniera que ahorra hojas de datos.
05 · Bit en código
Cuantizar con Python
El comparador como función de 1 línea, y de 1 bit a N bits.
Python en tu navegador. Cambiá el umbral y mirá qué bits sobreviven.
def bit(vin, vref=2.5):
return 1 if vin > vref else 0
for v in (0.5, 2.4, 2.6, 3.5):
print(f"{v}V -> {bit(v)}")0,5 → 0; 2,4 → 0; 2,6 → 1; 3,5 → 1. ¿Qué pasa en 2,50 exacto? (Pista: el comparador real tiene histéresis.)
De 1 bit a 8 bits
def adc_nbits(vin, vref=5.0, n=8):
q = round(vin / vref * (2 ** n - 1))
print(f"{vin}V en {n} bits: {q} = {q:0{n}b}")
return q
adc_nbits(2.5)
adc_nbits(0.0124)
adc_nbits(0.0124, n=12)06 · Analogía programador
Booleano con voltaje
- 1bit = bool.
True/Falsecon patas: ya programás lógica, ahora la cableás. - 2Umbral = if.
vin > vrefejecutado por silicio, sin CPU ni clock (todavía). - 3Zona prohibida = undefined.
Leer ahí es comportamiento indefinido: funciona hoy, falla en julio con calor.
07 · Exploración
Laboratorio: cazar el bit
Mové Vin de 0 a 5 V con umbral 2,5 V: el laboratorio muestra el bit y en qué zona TTL cae.
Caza-bit
Vin 0,50 V → bit 0
0,50 V: bit 0 en zona LOW.
Preguntas para explorar
- Llevá Vin a 1,5 V. ¿Bit? ¿Zona? ¿Por qué es peligroso quedarse ahí?
- ¿En qué rango el bit es 0 pero la zona es prohibida?
- El comparador daba 0,5/3,5 V: ¿márgenes a 0,8 y 2,0?
Ver respuestas sugeridas
- Bit 0, zona prohibida: cada puerta puede leer distinto. Diseños que “andan” hasta que no.
- 0,8–2,0 V con Vref 2,5: bit 0 sin garantía. El umbral y la norma son dos cosas distintas.
- 0,3 V abajo y 1,5 V arriba: asimetría típica que el Tema 3 explica.
08 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Digital = perfecto»
Digital = tolerante, no perfecto: umbrales, tiempos y ruido siguen existiendo abajo de la abstracción.
«0 V y 5 V exactos»
Son zonas (0–0,8 y 2–5): 0,5 V es un 0 perfecto y 3,5 V un 1 perfecto. Exactitud innecesaria.
«Comparador = puerta»
El comparador decide sobre analógico; la puerta combina bits con niveles garantizados. Primos, no gemelos.
«Más bits = mejor siempre»
Más bits = más resolución a cambio de hardware y tiempo: 1 bit bien usado (alarma) vale oro.
09 · Práctica guiada
Ejercicios de bit
Ejercicio 1: alarma de 1 bit
Schmitt 33/35 °C del curso 4: ¿qué información se conserva y cuál se pierde frente a la cadena con ADC?
Ver solución razonada
Conserva la decisión (alarma sí/no); pierde el valor (¿33 o 45 °C?). Un bit alcanza para actuar, no para registrar.
Ejercicio 2: bits del puente
Puente 12,4 mV a ADC 5 V de 8 y 12 bits. ¿Cuentas? Verificá con adc_nbits().
Ver solución
8 bits: 1 cuenta (0,6 en realidad: ¡ni una!); 12 bits: 10 cuentas. Sin amplificar, 8 bits no ven el puente.
Ejercicio 3: margen en mesa
Medí la salida LOW y HIGH de un 74HC04 con LED como carga. ¿Margen a 0,8/2,0? ¿Qué dice del fan-out?
Ver solución
LOW ≈ 0,1 V, HIGH ≈ 4,9 V: márgenes gigantes en vacío. Con carga se achican: medir siempre cargado.
10 · Síntesis
Ideas para recordar
- Bit = 1 si Vin > Vref: el comparador ya era digital.
- Zonas TTL: 0–0,8 / prohibida / 2–5 V.
- Inmunidad a cambio de resolución.
- Puertas = bits combinados por tablas.
- 1 bit decide; N bits miden.
Puente cruzado. Ahora lo digital en serio: en el próximo tema, señales digitales y timing.