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Apuntes/Tecnología e Ingeniería/Electrónica digital
Apuntes · Tecnología e IngenieríaES · Selectividad

Electrónica digital

La electrónica digital trabaja con señales binarias (dos niveles, « 0 » y « 1 ») y constituye el lenguaje de los ordenadores, los microcontroladores y todos los automatismos modernos. Este tema recorre el álgebra de Boole y las puertas lógicas, la obtención de funciones a partir de tablas de verdad, su simplificación mediante teoremas y mapas de Karnaugh, el diseño de circuitos combinacionales (codificadores, multiplexores, comparadores y sumadores) y una introducción a los circuitos secuenciales (biestables y registros). Es un saber básico evaluable de la materia de modalidad « Tecnología e Ingeniería » (2.º de Bachillerato, LOMLOE) y aparece con regularidad en la fase de acceso de la Selectividad / PAU.

4 secciones·~22 min de lectura·2 competencias·Nivel Básico 1 · Estándar 2 · Profundización 1·Revisado · 07/2026

T·0666 / 11
Perfil de examen
CE.TI.combinacional · Diseñar y simplificar circuitos digitales combinacionales a partir de su especificación, empleando el álgebra de Boole y los mapas de Karnaugh.CE.TI.secuencial · Analizar y simular circuitos combinacionales y secuenciales sencillos, verificando su comportamiento.
Operadores:analizaexplicacalculasimplificadiseñainterpretajustificarazonatraducerelaciona

nivel básico

Como contenido común de la materia se exige manejar el álgebra de Boole, construir la tabla de verdad de una función, obtener su forma canónica y dibujar el circuito de puertas correspondiente.

nivel avanzado

La profundización de modalidad añade la simplificación sistemática con mapas de Karnaugh (incluidas las indiferencias), el diseño de bloques combinacionales completos (MUX, sumadores, comparadores) y el análisis de circuitos secuenciales con biestables y su simulación.

Profundidad

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Contenido · 4 secciones▾
  1. Electrónica digital
    • 01Álgebra de Boole, puertas lógicas y tablas de verdad○
    • 02Simplificación de funciones: teoremas de Boole y mapas de Karnaugh◐
    • 03Diseño de circuitos combinacionales◐
    • 04Introducción a los circuitos secuenciales: biestables, registros y simulación●
§ 01

Álgebra de Boole, puertas lógicas y tablas de verdad#

●○○BásicoLPBOE-A-2022-5521 · tecnologia-e-ingenieria · Electrónica digital — Sistemas de numeración y codificación binaria; álgebra de Boole y funciones lógicasLPBOE-A-2022-5521 · tecnologia-e-ingenieria · Electrónica digital — Puertas lógicas y obtención de funciones a partir de tablas de verdad

Puntos clave

La electrónica digital procesa información codificada en sistema binario: cada señal solo puede tomar dos valores, « 0 » (nivel bajo, normalmente 0 V) y « 1 » (nivel alto, una tensión positiva como 5 V o 3,3 V). Esta naturaleza de dos estados hace que la información sea muy robusta frente al ruido y permite describir el comportamiento de cualquier circuito mediante una herramienta matemática creada por George Boole en 1854: el álgebra de Boole, el marco que vertebra todo este tema.
El álgebra de Boole es un álgebra binaria con tres operaciones fundamentales. La suma lógica u « O » (OR), que se escribe con « + » y vale 1 si al menos una variable vale 1; el producto lógico o « Y » (AND), que se escribe con « · » (o por yuxtaposición) y vale 1 solo si todas las variables valen 1; y la negación, complemento o « NO » (NOT), que se escribe con una barra superior (a‾\overline{a}a) e invierte el valor de la variable. A partir de estas tres operaciones se construye cualquier función lógica, por compleja que sea.
Sus propiedades permiten manipular y simplificar expresiones sin construir la tabla de verdad. Son conmutativas y asociativas (como en el álgebra ordinaria); la suma es distributiva respecto del producto y, a diferencia del álgebra numérica, el producto también es distributivo respecto de la suma. Los elementos neutros son a+0=aa+0=aa+0=a y a⋅1=aa\cdot 1=aa⋅1=a; los absorbentes, a+1=1a+1=1a+1=1 y a⋅0=0a\cdot 0=0a⋅0=0; además son idempotentes (a+a=aa+a=aa+a=a, a⋅a=aa\cdot a=aa⋅a=a) y cumplen el complemento (a+a‾=1a+\overline{a}=1a+a=1, a⋅a‾=0a\cdot\overline{a}=0a⋅a=0). Las dos leyes más potentes son las de absorción (a+a⋅b=aa+a\cdot b=aa+a⋅b=a) y las de De Morgan, que relacionan suma, producto y negación.
Cada operación lógica se materializa en una puerta lógica, el componente físico que la realiza (Fig. 1). Las puertas básicas son AND, OR y NOT (el inversor); de su combinación nacen las puertas universales NAND (AND negada) y NOR (OR negada) —llamadas universales porque con solo una de ellas se puede construir cualquier función— y las puertas XOR (« O exclusiva », que vale 1 cuando las entradas son distintas) y XNOR (su negada, que vale 1 cuando son iguales). Cada puerta tiene un símbolo normalizado y una tabla de verdad que define su salida para todas las combinaciones de entrada.

Símbolos normalizados y tablas de verdad de las puertas lógicas básicas

PUERTAS LOGICAS BASICASAND S=a.b00->0 01->010->0 11->1OR S=a+b00->0 01->110->1 11->1NOT S=/a0->11->0XOR S=a(+)b00->0 01->110->1 11->0NAND = AND negada · NOR = OR negada (puertas universales)XOR vale 1 si las entradas son DISTINTAS · XNOR si son IGUALES
Una tabla de verdad enumera, en sus filas, todas las combinaciones posibles de las variables de entrada y, en la última columna, el valor de la salida en cada caso. Con nnn variables hay 2n2^{n}2n combinaciones (3 variables → 8 filas, 4 variables → 16 filas). La tabla de verdad es el puente entre el enunciado de un problema y su expresión algebraica: a partir de ella se obtiene la función en forma canónica de suma de productos (sumando un mintérmino —producto de todas las variables— por cada fila cuya salida es 1) y, con esa expresión, ya se puede dibujar el circuito de puertas que la implementa.
a+1=1a⋅0=0a + 1 = 1 \qquad a \cdot 0 = 0a+1=1a⋅0=0

Elementos absorbentes

Sumar 1 a cualquier variable da 1; multiplicar por 0 da 0. Son atajos básicos para simplificar.

a+a⋅b=aa⋅(a+b)=aa + a \cdot b = a \qquad a \cdot (a + b) = aa+a⋅b=aa⋅(a+b)=a

Leyes de absorción

Permiten eliminar términos redundantes sin recurrir a la tabla de verdad.

a+b‾=a‾⋅b‾a⋅b‾=a‾+b‾\overline{a + b} = \overline{a} \cdot \overline{b} \qquad \overline{a \cdot b} = \overline{a} + \overline{b}a+b​=a⋅ba⋅b=a+b

Leyes de De Morgan

Al negar una suma se obtiene el producto de las negadas, y al negar un producto, la suma de las negadas. Son la base para convertir cualquier circuito a puertas NAND o NOR.

Ejemplo resuelto

De la tabla de verdad a la función simplificada

Un sistema tiene dos entradas, a y b, y una salida S que vale 1 cuando a = 1, independientemente del valor de b, y también cuando a = 0 y b = 1. Construye su tabla de verdad, obtén la función canónica como suma de productos y simplifícala con el álgebra de Boole.

  1. 01Tabla de verdad

    Con dos variables hay 2^2 = 4 filas. Salidas: (a=0,b=0)→0; (a=0,b=1)→1; (a=1,b=0)→1; (a=1,b=1)→1.

  2. 02Función canónica (suma de productos)

    Se suma un mintérmino por cada fila cuya salida es 1.

  3. 03Agrupar los dos últimos términos

    Se saca factor común 'a' y se aplica el complemento.

  4. 04Aplicar absorción al resultado

    Queda S = a-bar·b + a; por absorción, a + a-bar·b = a + b.

Resultado: La función se reduce a S = a + b, es decir, una simple puerta OR: el circuito de tres términos se implementa con una única puerta de dos entradas.

Objetivo Selectividad

  • Construir la tabla de verdad de una función lógica dada y, a la inversa, obtener la función canónica (suma de productos) a partir de una tabla de verdad.
  • Identificar las puertas lógicas por su símbolo normalizado y reconocer su tabla de verdad, en especial las puertas XOR, NAND y NOR.
  • Aplicar las propiedades del álgebra de Boole, sobre todo las leyes de De Morgan, para transformar o reescribir una expresión lógica.

Errores frecuentes

  • Confundir el número de filas de la tabla: con nnn variables hay 2n2^{n}2n combinaciones, no 2n2n2n ni n2n^{2}n2.
  • Aplicar mal las leyes de De Morgan: al negar una suma debe convertirse en producto de negadas (a+b‾=a‾⋅b‾\overline{a+b}=\overline{a}\cdot\overline{b}a+b​=a⋅b) y la barra de negación no se reparte sin cambiar la operación.
  • Tratar el « + » lógico como una suma aritmética: en álgebra de Boole 1+1=11+1=11+1=1, no « 2 », porque solo existen los valores 0 y 1.

Repaso activo

Una alarma debe sonar (salida S = 1) cuando esté activada (variable A = 1) y, además, se detecte intrusión por una puerta (P = 1) o por una ventana (V = 1). Construye la tabla de verdad de S(A, P, V), escribe su función lógica en forma de suma de productos, simplifícala con las propiedades del álgebra de Boole y dibuja el circuito de puertas resultante.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

§ 02

Simplificación de funciones: teoremas de Boole y mapas de Karnaugh#

●●○EstándarLPBOE-A-2022-5521 · tecnologia-e-ingenieria · Electrónica digital — Simplificación de funciones lógicas: teoremas de Boole y mapas de Karnaugh

Puntos clave

Una misma función lógica admite muchas expresiones equivalentes, pero no todas cuestan lo mismo de construir: simplificar significa hallar la expresión con menos términos y menos variables, lo que se traduce en menos puertas, menor coste, menor consumo y mayor velocidad. Hay dos caminos complementarios para simplificar: el algebraico (aplicar los teoremas de Boole, visto en el apartado anterior) y el gráfico, mediante los mapas de Karnaugh, que es el método sistemático que la Selectividad pide dominar.
El mapa de Karnaugh (introducido por Maurice Karnaugh en 1953) es una representación bidimensional de la tabla de verdad en la que cada casilla corresponde a una combinación de las variables y contiene el valor de la salida. Su rasgo esencial es que las filas y columnas se ordenan en código Gray (Fig. 2): entre dos casillas adyacentes —horizontal o verticalmente— solo cambia una variable. Por eso casillas adyacentes con un « 1 » pueden agruparse, eliminando la variable que cambia entre ellas. Para 2, 3 y 4 variables el mapa tiene respectivamente 4, 8 y 16 casillas.

Mapa de Karnaugh de 4 variables con dos agrupaciones marcadas

MAPA DE KARNAUGH F(a,b,c,d)cd -> 00 01 11 10ab000111101001100101100110Agrup. de 2 (cd no cambia=00, ab cambia)Agrup. de 2 acento: b=1,c=1,d=1 (a cambia)
El procedimiento de minimización consiste en agrupar los unos en bloques rectangulares lo más grandes posible, siempre de tamaño potencia de 2 (1, 2, 4, 8...). Cada agrupación de 2 elimina una variable; cada agrupación de 4 elimina dos; cada agrupación de 8 elimina tres. Hay que cubrir todos los unos con el menor número de agrupaciones y eligiendo las más grandes; las agrupaciones pueden solaparse y aprovechar la adyacencia por los bordes (el mapa es « cilíndrico », los bordes opuestos son contiguos). Cada agrupación aporta un término producto a la función final, formado por las variables que NO cambian dentro de ella.
Un caso especialmente útil es el de las indiferencias o términos « no importa » (se anotan con « X » o « d »): combinaciones de entrada que nunca se producen o cuya salida es irrelevante. En el mapa, una X puede tomarse como 1 si conviene para formar agrupaciones mayores, o ignorarse (tomarse como 0) si no ayuda. Aprovechar bien las indiferencias suele dar simplificaciones mucho más profundas, por lo que en los enunciados conviene leerlas con atención.
El resultado de un mapa de Karnaugh es la función mínima en suma de productos (suma de los términos de cada agrupación). Conviene verificar siempre que la expresión simplificada reproduce exactamente la tabla de verdad original: simplificar nunca debe cambiar el comportamiento del circuito, solo reducir el número de puertas necesarias para implementarlo.
a b‾+a b=a (b‾+b)=aa\,\overline{b} + a\,b = a\,(\overline{b} + b) = aab+ab=a(b+b)=a

Fundamento de una agrupación de 2

Agrupar dos casillas adyacentes elimina la variable que cambia entre ellas (aquí, b): es la base algebraica de cada agrupación del mapa de Karnaugh.

Ejemplo resuelto

Simplificación de una función de 3 variables con mapa de Karnaugh

Simplifica mediante un mapa de Karnaugh la función F(a, b, c) cuya tabla de verdad da salida 1 en las combinaciones (a,b,c) = 000, 001, 010, 011 y 101. Obtén la función mínima en suma de productos.

  1. 01Volcar la tabla al mapa

    Mapa de 8 casillas, columnas (bc) en Gray 00,01,11,10 y filas (a) 0,1. Hay unos en: fila a=0 las cuatro casillas (000,001,011,010) y en la fila a=1 la casilla 101 (b=0, c=1).

  2. 02Primera agrupación (de 4)

    Toda la fila a=0 son cuatro unos adyacentes: una agrupación de 4. Como en ella solo se mantiene a=0, el término es a-barra.

  3. 03Segunda agrupación (de 2)

    El uno aislado en 101 (a=1,b=0,c=1) es adyacente al 001 (a=0,b=0,c=1). En esa pareja se mantienen b=0 y c=1, y cambia a; el término es b-barra·c.

  4. 04Sumar las agrupaciones

    La función mínima es la suma de los términos de cada agrupación.

Resultado: F = a-barra + b-barra·c. La función original de cinco mintérminos se implementa con un inversor, una puerta AND de dos entradas y una puerta OR de dos entradas.

Objetivo Selectividad

  • Trasladar una tabla de verdad de 3 o 4 variables a un mapa de Karnaugh respetando el orden de código Gray, y agrupar los unos correctamente.
  • Obtener la función mínima en suma de productos y justificar qué variable se elimina en cada agrupación.
  • Aprovechar los términos indiferentes (« X ») para lograr agrupaciones mayores cuando el enunciado los proporciona.

Errores frecuentes

  • Ordenar las filas/columnas en binario natural (00, 01, 10, 11) en lugar de código Gray (00, 01, 11, 10), con lo que las adyacencias dejan de ser válidas.
  • Formar agrupaciones de tamaño no permitido (de 3, de 5, de 6...): solo se admiten potencias de 2.
  • Olvidar la adyacencia por los bordes: los unos de la primera y la última columna (o fila) son contiguos y pueden agruparse entre sí.

Repaso activo

Dada la función de tres variables F(a, b, c) que vale 1 en las combinaciones (a,b,c) = 000, 010, 100, 101 y 110, represéntala en un mapa de Karnaugh de 8 casillas, agrupa los unos en bloques de tamaño potencia de 2 lo mayores posible y escribe la función mínima en suma de productos.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)

§ 03

Diseño de circuitos combinacionales#

●●○EstándarLPBOE-A-2022-5521 · tecnologia-e-ingenieria · Electrónica digital — Diseño de circuitos combinacionales (codificadores, multiplexores, comparadores, sumadores)

Puntos clave

Un circuito combinacional es aquel en el que la salida depende única y exclusivamente del valor presente de las entradas, sin ninguna memoria del pasado: dadas las mismas entradas, siempre se obtiene la misma salida. Todo lo visto hasta ahora (puertas, tablas de verdad, Karnaugh) se aplica a estos circuitos. El método general de diseño es siempre el mismo: especificar el problema → tabla de verdad → función simplificada → circuito de puertas. La industria, sin embargo, ofrece bloques combinacionales ya construidos que resuelven tareas frecuentes y que conviene conocer.
El sumador binario es el bloque aritmético fundamental. El semisumador (« half-adder ») suma dos bits a y b y produce la suma S y el acarreo C: la suma es la « O exclusiva » (S = a XOR b) y el acarreo es el producto (C = a·b). El sumador completo (« full-adder ») suma además un acarreo de entrada Cin procedente de la etapa anterior, lo que permite encadenar varios sumadores completos para sumar números de varios bits. Es el ejemplo clásico para mostrar cómo de una tabla de verdad nace un circuito útil (Fig. 3).

Semisumador: tabla de verdad y circuito con puertas XOR y AND

SEMISUMADOR (half-adder)abS = a(+)bC = a.ba b | S C0 0 | 0 00 1 | 1 01 0 | 1 01 1 | 0 1Suma S = XOR · Acarreo C = ANDEl acarreo C pasa a la siguiente etapa del sumador
El multiplexor (MUX) es un « selector de datos »: dirige a su única salida una de entre varias entradas de datos, según el valor de unas líneas de selección. Un MUX de 2n2^{n}2n entradas de datos necesita nnn líneas de selección (un MUX 4 a 1 usa 2 líneas de selección; un 8 a 1, tres). Funciona como un conmutador electrónico controlado por código binario y es básico en la transmisión de datos y en la implementación de funciones lógicas. Su operación inversa la realiza el demultiplexor (DEMUX), que reparte una entrada hacia una de varias salidas.
El codificador y el decodificador traducen entre representaciones. Un codificador tiene 2n2^{n}2n entradas y nnn salidas: activa en su salida el código binario correspondiente a la entrada que esté activa (por ejemplo, un codificador de teclado convierte la tecla pulsada en su código). El decodificador hace lo contrario: con nnn entradas activa una de sus 2n2^{n}2n salidas, la que corresponde al código binario presente en la entrada (se usa, por ejemplo, para encender un dígito de un display de 7 segmentos o para seleccionar una posición de memoria).
El comparador de magnitud compara dos números binarios A y B e indica si A = B, A > B o A < B. El caso más simple compara dos bits: la igualdad de un bit se detecta con una XNOR (igual a 1 cuando los bits coinciden) y el resto de relaciones con combinaciones AND/NOT. Estos bloques —sumador, MUX/DEMUX, codificador/decodificador y comparador— constituyen el repertorio combinacional básico que la materia pide reconocer, especificar mediante tabla de verdad y, en los casos sencillos, diseñar a partir de puertas.
S=a⊕bC=a⋅bS = a \oplus b \qquad C = a \cdot bS=a⊕bC=a⋅b

Semisumador (half-adder)

La suma S de dos bits es la O exclusiva y el acarreo C es el producto lógico (AND). El símbolo ⊕ representa la XOR.

S=a⊕b⊕CinCout=a b+Cin (a⊕b)S = a \oplus b \oplus C_{in} \qquad C_{out} = a\,b + C_{in}\,(a \oplus b)S=a⊕b⊕Cin​Cout​=ab+Cin​(a⊕b)

Sumador completo (full-adder)

Suma tres bits (a, b y el acarreo de entrada Cin); genera la suma S y el acarreo de salida Cout, que se conecta al siguiente sumador.

Ejemplo resuelto

Diseño de un comparador de igualdad de dos bits

Diseña un circuito combinacional con una salida G que valga 1 cuando dos bits de entrada, a y b, sean iguales (es decir, a = b), y 0 cuando sean distintos. Obtén la tabla de verdad, la función y la puerta que lo implementa.

  1. 01Tabla de verdad

    G = 1 cuando a y b coinciden: (0,0)→1; (0,1)→0; (1,0)→0; (1,1)→1.

  2. 02Función canónica (suma de productos)

    Se suman los mintérminos de las filas con salida 1 (00 y 11).

  3. 03Reconocer la función

    Esa expresión es exactamente la O exclusiva negada (XNOR): vale 1 cuando las entradas son iguales.

  4. 04Circuito

    Se implementa con una única puerta XNOR de dos entradas (o una XOR seguida de un inversor).

Resultado: G = a-barra·b-barra + a·b = XNOR(a, b). El comparador de igualdad de un bit es, por tanto, una sola puerta XNOR; para comparar números de varios bits se aplica una XNOR a cada par de bits y se conectan todas a una puerta AND.

Objetivo Selectividad

  • Diseñar un circuito combinacional sencillo completo siguiendo el método: especificación → tabla de verdad → simplificación (Karnaugh) → circuito de puertas.
  • Describir la función y el número de líneas de un multiplexor, un codificador/decodificador o un comparador, relacionando entradas y salidas (un MUX de 2^n datos necesita n selecciones).
  • Obtener las ecuaciones del semisumador y del sumador completo y explicar cómo se encadenan para sumar números de varios bits.

Errores frecuentes

  • Confundir codificador con decodificador: el codificador reduce 2^n entradas a n salidas; el decodificador expande n entradas a 2^n salidas.
  • Equivocar el número de líneas de selección de un multiplexor: para 2^n entradas de datos hacen falta exactamente n líneas de selección, no 2^n.
  • Olvidar el acarreo (C) al sumar bits: el semisumador produce DOS salidas, suma y acarreo, no solo la suma.

Repaso activo

Diseña el circuito combinacional de un semáforo simplificado de una salida L (la luz de aviso) que se enciende cuando es de noche (N = 1) y, además, hay un coche esperando (C = 1) o el modo manual está activo (M = 1). Escribe la tabla de verdad de L(N, C, M), simplifica la función e indica las puertas necesarias para construirla.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

§ 04

Introducción a los circuitos secuenciales: biestables, registros y simulación#

●●●ProfundizaciónLPBOE-A-2022-5521 · tecnologia-e-ingenieria · Electrónica digital — Introducción a los circuitos secuenciales: biestables y registros; diseño y simulación en simuladores

Puntos clave

A diferencia de los combinacionales, los circuitos secuenciales tienen memoria: su salida depende no solo de las entradas presentes, sino también del estado anterior del circuito. Esa memoria se consigue mediante la realimentación (parte de la salida vuelve a la entrada) y es la propiedad que permite contar, almacenar datos y construir registros, contadores y, en última instancia, la memoria de un ordenador. El elemento de memoria más básico es el biestable o « flip-flop ».
Un biestable es un dispositivo con dos estados estables (de ahí su nombre) que almacena un bit: su salida Q se mantiene (0 o 1) hasta que una entrada ordena cambiarla. El biestable R-S (Reset-Set) tiene una entrada S que pone la salida a 1 (« set ») y una entrada R que la pone a 0 (« reset »); su limitación es que la combinación S = R = 1 está prohibida (produce un estado indeterminado). Es el biestable conceptualmente más sencillo y la base para entender los demás.
La mayoría de los sistemas digitales son síncronos: todos los biestables cambian a la vez, gobernados por una señal común de reloj (« clock », CLK), una onda cuadrada que marca el ritmo. El biestable D (Data) captura en cada flanco de reloj el valor de su entrada D y lo mantiene hasta el siguiente flanco (Q toma el valor de D); funciona como una celda de memoria de un bit y es el más usado en registros. El biestable J-K es el más versátil: con J y K se puede poner a 1, poner a 0, mantener el estado o, con J = K = 1, conmutar (« toggle »), invirtiendo la salida en cada flanco —lo que lo hace ideal para contadores—. El comportamiento de un biestable se describe con su cronograma o diagrama de tiempos (Fig. 4), que muestra cómo evolucionan las señales con el reloj.

Cronograma de un biestable D respecto a la señal de reloj

CRONOGRAMA DE UN BIESTABLE DCLKDQEn cada flanco de subida, Q copia el valor de D
Conectando varios biestables se construyen los bloques secuenciales típicos. Un registro es un conjunto de biestables (normalmente D) que almacena una palabra de varios bits; un registro de desplazamiento (« shift register ») traslada los bits de una celda a la siguiente en cada flanco de reloj, lo que permite convertir datos serie en paralelo y viceversa, o retardar señales. Un contador es un conjunto de biestables (a menudo J-K en modo toggle) que cuenta los pulsos de reloj recorriendo una secuencia de estados binarios.
El currículo pide diseñar y, sobre todo, simular estos circuitos en simuladores de electrónica digital (programas que permiten montar el circuito en pantalla, aplicar señales de entrada y observar las salidas sin necesidad de componentes físicos). La simulación es clave en electrónica digital secuencial porque permite verificar el comportamiento temporal —el efecto del reloj, los estados sucesivos y posibles fallos— de forma rápida, segura y reproducible antes de fabricar nada.
Qn+1=DQ_{n+1} = DQn+1​=D

Ecuación característica del biestable D

Tras cada flanco activo de reloj, la nueva salida Q (estado n+1) toma el valor presente en la entrada D. Por eso almacena un bit.

Qn+1=J Qn‾+K‾ QnQ_{n+1} = J\,\overline{Q_{n}} + \overline{K}\,Q_{n}Qn+1​=JQn​​+KQn​

Ecuación característica del biestable J-K

Con J=K=0 mantiene el estado; J=1,K=0 pone a 1; J=0,K=1 pone a 0; y con J=K=1 conmuta (Q pasa a su valor opuesto), modo usado en contadores.

Ejemplo resuelto

Salida de un biestable J-K en modo conmutación (toggle)

Un biestable J-K tiene sus dos entradas fijadas a J = 1 y K = 1, y recibe una serie de pulsos de reloj. Partiendo de Q = 0, determina el valor de la salida Q tras cada uno de los cuatro primeros flancos y explica qué función realiza este montaje.

  1. 01Aplicar la ecuación característica

    Con J=K=1, la ecuación Q(n+1) = J·Q-barra + K-barra·Q se reduce a Q(n+1) = Q-barra: la salida se invierte en cada flanco.

  2. 02Flanco 1

    Estado inicial Q = 0 → tras el flanco, Q pasa a su opuesto: Q = 1.

  3. 03Flanco 2

    Q = 1 → Q = 0.

  4. 04Flancos 3 y 4

    Q = 0 → Q = 1 (flanco 3); Q = 1 → Q = 0 (flanco 4). La secuencia es 1, 0, 1, 0.

Resultado: La salida sigue la secuencia 0 → 1 → 0 → 1 → 0: el biestable conmuta en cada pulso. Como Q cambia una vez cada dos pulsos de reloj, su frecuencia es la mitad de la del reloj; por eso un J-K en modo toggle actúa como divisor de frecuencia por 2 y es la celda básica de un contador binario.

Objetivo Selectividad

  • Explicar la diferencia esencial entre circuito combinacional (sin memoria) y secuencial (con memoria por realimentación) y poner un ejemplo de cada uno.
  • Describir el funcionamiento de los biestables R-S, D y J-K, incluida la combinación prohibida del R-S y el modo de conmutación (toggle) del J-K.
  • Interpretar un cronograma sencillo de un biestable D o J-K, indicando el valor de la salida Q tras cada flanco de reloj.
  • Reconocer un registro y un contador como agrupaciones de biestables y justificar el papel de la simulación en su diseño.

Errores frecuentes

  • Afirmar que la salida de un circuito secuencial solo depende de las entradas: depende también del estado anterior (memoria).
  • Olvidar que en el biestable R-S la combinación S = R = 1 está prohibida por dar un estado indeterminado.
  • Confundir el biestable D (copia D en Q en cada flanco) con el J-K (que además puede mantener y conmutar), o creer que el reloj fija un valor permanente en lugar de actuar en cada flanco.

Repaso activo

Un biestable D recibe una señal de reloj y, en su entrada D, la secuencia de valores 1, 0, 0, 1, 1 (un valor por cada flanco activo, partiendo de Q = 0). Dibuja el cronograma de la salida Q indicando su valor tras cada flanco de reloj y razona por qué un biestable D se comporta como una celda de memoria de un bit.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)

Contenido

Sección -- / 04

    • 01Álgebra de Boole, puertas lógicas y tablas de verdad○
    • 02Simplificación de funciones: teoremas de Boole y mapas de Karnaugh◐
    • 03Diseño de circuitos combinacionales◐
    • 04Introducción a los circuitos secuenciales: biestables, registros y simulación●

0/4 Leídos

De los apuntes a la práctica

Electrónica digital

Refuerza este tema con preguntas de la base de preguntas.

~22
min
2
Competencias
Practicar

Referencias y fuentes

Fuentes

Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)

  • Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II)

Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob

  • Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos

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EuraStudy·Apuntes T·06·MMXXVI

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