¿Cómo minimizar, reducir y simplificar el circuito eléctrico que contiene solo resistencias, transistores, capacitores y diodos?

  

Supongamos que he diseñado un circuito digital eléctrico que contiene solo resistencias, transistores, capacitores y diodos para implementar algún dispositivo eléctrico ...

En general, los dispositivos digitales no usan componentes discretos, pero hay algunas excepciones estándar. La mayoría de los circuitos digitales utilizan puertas lógicas o microprocesadores y estos son casi exclusivamente circuitos integrados.

Entonces, ¿dónde usamos componentes discretos en los diseños digitales?

• Los relojes controlados con cristal utilizan condensadores junto con un cristal para generar una señal de reloj de alta frecuencia. No hay nada que puedas hacer para simplificar esto.
• Muchos microcontroladores tienen un oscilador interno cuya frecuencia está controlada por una combinación externa de R-C. De nuevo, ambos son necesarios.
• Los circuitos de reinicio de encendido también usan un circuito R-C. En el encendido, el condensador mantiene el pin de reinicio bajo durante unos pocos ms para dar tiempo a que la potencia se estabilice y forzar el chip a su estado inicial correcto. El condensador es cargado por la resistencia y en un cierto umbral se libera el reinicio y el chip puede arrancar. Nuevamente, la combinación de R-C es el requisito mínimo.
• Los diodos son inusuales en los circuitos lógicos pero, como lo mostrarán muchas de las respuestas de este sitio, se pueden usar para realizar una lógica simple como ORing dos señales y evitar así la necesidad de otro chip.
• Los transistores tienden a usarse como amplificadores de corriente o, a veces, como cambiadores de nivel para interconectarse entre circuitos en diferentes voltajes.

Como con cualquier diseño, es difícil superar la experiencia. Hay ocasiones en que el enfoque de conteo mínimo de componentes (donde algunos componentes realizan varias funciones) puede ser peor que un diseño modular que es más fácil de entender, probar, calibrar y depurar.

La forma normal de implementar circuitos digitales como, AND, OR, XOR, NOT y buffer es con circuitos integrados como las series 7400 o 4000.

Referencia:

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Le sugiero que aprenda cómo se implementan las puertas AND_OR_INVERT de lógica combinatoria. Solo uno o dos transistores utilizados para ciertas funciones "lógicas".

Los diagramas de estado y los mapas de Karnaugh se utilizan para reducir expresiones de álgebra booleana. Comience por describir cada línea de salida como una expresión booleana utilizando las entradas que la afectan. Pueden aparecer algunos patrones, lo que lleva a términos comunes a través de múltiples ecuaciones.

¿Por qué estás restringido a componentes que no son IC? ¿Es esta tarea?

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