CIRCUITOS MULTIPLEXORES

CIRCUITOS MULTIPLEXORES

Circuitos que envían por un solo canal de salida alguna de las informaciones presentes en varias lineas de salida

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Circuito Multiplexor En Cascada

Ejemplo: Hacer un multiplexor de 8 entradas con multiplexores de 4 entradas


Estudio del multiplexor 74151 con 8 entradas

Simbolo Lógico

Diagrama de conexiones

Entradas de datos Selección de datos


Tabla de verdad

C B A strobe d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 y w

x x x 1 x x x x x x x x 0 1

0 0 0 0 0 x x x x x x x 0 1

0 0 0 0 1 x x x x x x x 1 0

0 0 1 0 x 0 x x x x x x 0 1

0 0 1 0 x 1 x x x x x x 1 0

0 1 0 0 x x 0 x x x x x 0 1

0 1 0 0 x x 1 x x x x x 1 0

0 1 1 0 x x x 0 x x x x 0 1

0 1 1 0 x x x 1 x x x x 1 0

1 0 0 0 x x x x 0 x x x 0 1

1 0 0 0 x x x x 1 x x x 1 0

1 0 1 0 x x x x x 0 x x 0 1

1 0 1 0 x x x x x 1 x x 1 0

1 1 0 0 x x x x x x 0 x 0 1

1 1 0 0 x x x x x x 1 x 1 0

1 1 1 0 x x x x x x x 0 0 1

1 1 1 0 x x x x x x x 1 1 0

Conclusiones

Como se puede ver en la tabla de la verdad la entrada Strobe está a 0 siempre por lo tanto lo vamos a colocar en 0v del entrenador para ahorrar un interruptor.

La W es la negada de la Y, la casa que construye este circuito es la única que da 2 salidas, todas las otras dan una unia salida de datos, esta opción te permite ahorrar el tener que poner otro circuito integrado inversor.

CIRCUITOS DEMULTIPLEXORES


Utilizan la función inversa de los demultiplexores. La información de la entrada se transmite a la línea de salida seleccionada mediante las entradas de control.


a b S0 S1 S2 S3

0 0 x 0 0 0

0 1 0 x 0 0

1 0 0 0 x 0

1 1 0 0 0 x

Estudio del demultiplexor 74138 con 1 entrada y 8 salidas.

Simbolo Lógico




Tabla de la verdad

E1 E2 E3 A0 A1 A2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

1 x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1

x 1 x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1

x x 0 x x x 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1

0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1

0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1

0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1

0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1

0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

Conclusiones

Este circuito hace la función inversa del multiplexor. Dos de sus entradas de datos són negadas, por lo tanto las conectaremos a la massa de 5v del entrenador para poder conseguir 1.

7447 – DECODIFICADOR BCD A 7 SEGMENTS

Circuitos Comparadores

Compara 2 combinaciones binarias y nos dice si son iguales o no.

a b A=B A B A B

0 0 1 0 0

0 1 0 0 1

1 0 0 1 0

1 1 1 0 0

A1 A0 B1 B0

0 0 1 0 A0,1= B1,0

0 1 0 1 A0,1 B1,0

1 0 0 0 A0,1 B1,0

1 1 0 1 A0,1 B1,0

Estudio del circuito comparador 7485 con magnitud de 4 bits

Simbolo Lógico


Entradas de datos


Entrada Cascada de Salidas

de datos entradas

Tabla de la verdad

A3,B3 A2,B2 A1,B1 A0,B0 A B A B A=B A B A B A=B

A3 B3 x x x x x x 1 0 0

A3 B3 x x x x x x 0 1 0

A3=B3 A2 B2 x x x x x 1 0 0

A3=B3 A2 B2 x x x x x 0 1 0

A3=B3 A2=B2 A1 B1 x x x x 1 0 0

A3=B3 A2=B2 A1 B1 x x x x 0 1 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0 B0 x x x 1 0 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0 B0 x x x 0 1 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 1 0 0 1 0 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 1 0 0 1 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 1 0 0 1

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 x x 1 0 0 1

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 1 1 0 0 0 0

A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 0 1 1 0

Conclusiones

Las 3 salidas de datos se utilizarán más adelante para hacer el circuito en cascada, donde se conectaran a las entradas del otro circuito.

Si nosotros ponemos el A3 más grande que el B3, en la salida se encenderà la salida de A3 B3. I asi en cada uno de los casos que se puedan encontrar en funcion de la tabla de la verdad.

Estudio del 7485 en casacada.


Circuitos Aritmeticos

Son circuitos combinacionales que realizan operaciones matemáticas.

Suma

A B s cy

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 1 0 1

Resta

A B r borrow

0 0 0 0

0 1 1 1

1 0 1 0

1 1 0 0

Estudio del circuito 7483, sumador completo binario de 4 bits con arrastre rapido.

Simbolo Lógico



Tabla de la verdad

Entradas Salidas

Cin=0 C2= 0 Cin=1 C2= 1

A1/A3 B1/B3 A2/A4 B2/B4 S1/S3 S2/S4 C2/C4 S1/S3 S2/S3 C2/C4

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

1 0 0 0 1 0 0 0 1 0

0 1 0 0 1 0 0 0 1 0

1 1 0 0 0 1 0 1 1 0

0 0 1 0 0 1 0 1 1 0

1 0 1 0 1 1 0 0 0 1

0 1 1 0 1 1 0 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 1

0 0 0 1 0 1 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1 0 0 0 1

0 1 0 1 1 1 0 0 0 1

1 1 0 1 0 0 1 1 0 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 1

1 0 1 1 1 0 1 0 1 1

0 1 1 1 1 0 1 0 1 1

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1

Sumador Total


E W Ci

0 0 0 A

1 0 0 A+B

1 1 0 A+B

1 1 1 A-B

Multiplexor de 3 canales, 4 bits y con enable.


Multiplexor de dos canales y un bit con enable, estilo flujo de datos.


Multiplexor de dos canales y un bit con enable, estilo estrucural


Demultiplexor de 3 canales y dos bits con enable


Codificador binario 4 a 2 sin prioridad, diseño incorrecto.


Codificador binario 8 a 3 con prioridad.


dentro fuera EO

HXXXXXXXLHXXXXXXLLHXXXXXLLLHXXXXLLLLHXXXLLLLLHXXLLLLLLHXLLLLLLLH

HHHHHLHLHHLLLHHLHLLLHLLL

LLLLLLLL

LLLLLLLL LLL H

Codificador binario 16 a 4 con interrupción.


Decodificador 3 a 8

g1 g2Entrada(2 a 0)

Salida(7 a 0)

X H XXX HHHHHHHH

L L XXX HHHHHHHH

H L LLL LHHHHHHH

H L LLH HLHHHHHH

H L LHL HHLHHHHH

H L LHH HHHLHHHH

H L HLL HHHHLHHH

H L HLH HHHHHLHH

H L HHL HHHHHHLH

H L HHH HHHHHHHL

Decodificador de BCD a siete segmentos

Entrada(BCD)

Salida(LED)

LLLL HHHHHHL

LLLH HHLLLLL

LLHL HLHHLHH

LLHH HHHLLHH

LHLL HHLLHLH

LHLH LHHLHHH

LHHL LHHHHHH

LHHH HHLLLHL

HLLL HHHHHHH

HLLH HHHLHHH

LLLL LLLLLLL

Cuádruple sumador total


Decodificador de 2 a 4


Contador


Secuenciador


Mabel Gonzales Urmachea

CODIFICADORES :

Es un circuito combinacional formado por 2 a la n entradas y n salidas cuya funciòn es tal que cuando una sola entrada adopta un determinado valor lògico( 0 o 1 , segùn las propiedades del circuito) las salidas representan en binario el número de orden de la entrada que adopte el valor activo.

Los codificadores comerciales construidos con tecnología MSI son prioritarios, esto quiere decir que la combinaciòn presente a la salida serà la correspondiente a la entrada activa de mayor valor decimal.

El diseño de un codificador se realiza como el de cualquier circuito combinacional.

CODIFICADOR 74LS148:

Este circuito està construido con tecnologìa TTL es un codificador que tiene 8 lineas de entrada y tres de salida. La principal aplicaciòn es la obtenciòn de un còdigo binario a partir de las lineas procedentes de un teclado.

Ademàs de las lineas de entrada y salida de datos, dispone de una entrada de inhiviciòn.Tiene tambièn dos salidas:EO y GS. La primera indica que todas las entradas estan a nivel alto; y la segunda nos indica que alguna de las entradas han sido activada.

MULTIPLEXADORES:

La funciòn de multiplexar consiste en enviar por un solo canal de salida ulguna de las informacionespresentes en varias lineas de entrada.

Los circuitos que realizan esta funciòn se llaman Multiplexadores y estàn formados por N lineas de entrada de informacòn, una salida y n entradas de control.La relaccion entre las entradas de informaciòn y las de control es la siguiente:

N=2n

MULTIPLEXADOR 74 LS 151:

Es un circuito de 8 lineas de entrada, tres de selecciòn A,B y C, y una de inhiviciòn,S.Dispone tambien de dos salidas complementarias Y y W.

La entrada d inhiviciòn S a nivel alto fuerza las salidas Y y W a nivel bajo y alto respectivamente, sea cual sea el valor de las entradas de inhiviciòn y de selecciòn.

DECODIFICADORES:

Son circuitos combinacionales de N entradas y un nùmero de salidas menor o igual a 2n .Basicamente funciona de manera que al aparecer una combinaciòn binaria en sus entradas, se activa una sola de sus salidas(no siempre).

Los codificadores realizan la funciòn inversa a los codificadores. Un decodificador selecciona una de las salidas dependiendo de la combinaciòn binaria presente a la entrada.

DECODIFICADOR 74 LS 48:

Es un circuito construido con tecnologìa TTL.Tiene 4 lineas de entrada y 10 de salida.Aplicando una combinaciòn BCD a su entrada, activa la correspondiente linea de salida.

ANÁLISIS DE SISTEMAS COMBINACIONALES

1. DEFINICIÓN DE CIRCUITO COMBINACIONAL

Un circuito combinacional es aquel que está formado por funciones lógicas elementales ( AND, OR, NAND, NOR, etc. ), que tiene un determinado número de entradas y salidas, dependiendo los valores que toman las salidas exclusivamente de los que toman las entradas en ese instante. Ejemplo de este tipo de circuitos son : los codificadores, decodificadores, multiplexores, demultiplexores, comparadores, generadores-detectores de paridad, etc.

2. ANÁLISIS DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

En este punto se trata el análisis de circuitos combinacionales a nivel de puertas lógicas. La estructura del circuito vendrá dada por su diagrama lógico, cuyos constituyentes serán puertas lógicas cuyo comportamiento lo determina el símbolo que lo representa

figura 1. circuito combinacinal

Un circuito combinacional se analiza determinando la salida de los elementos lógicos que lo constituyen ( normalmente puertas lógicas ), partiendo de las variables de entrada y avanzando en el sentido de la señal hacia la salida.

3. SÍNTESIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

A continuación se intentan exponer las fases que se siguen en el proceso de síntesis y diseño de circuitos combinacionales :

Definición de la función a realizar y especificación de las entradas y salidas. Tabla de la verdad. Ecuaciones lógicas de las salidas. Simplificación de las ecuaciones. Realización o implementación de las ecuaciones simplificadas mediante puertas

lógicas.

3.1.Implementación con puertas AND,OR,NOT

La implementación con puertas AND, OR y NOT se realiza en el último paso del apartado anterior, sustituyendo las operaciones básicas que aparecen en la expresión lógica de mi circuito digital, de suma lógica, producto lógico y complementación. Estas operaciones se sustituyen por su representación simbólica obteniendo la realización del circuito mediante puertas lógicas.

Un ejemplo: Una vez realizado mi diseño he obtenido la siguiente función

, siendo F la salida del circuito, y A,B,C las entradas.

figura 3. Implementación con puertas AND, OR Y NOT

Ahora solamente queda interconexionar los términos anteriores con la entrada B, mediante sumas ( OR ).Luego el circuito completo queda :

figura 4. Implementación total del circuito con puertas AND, OR Y NOT

3.2.Implementación con puertas NAND y NOR

Para implementar circuitos digitales solamente con puertas NAND o NOR debo conocer como implemento las operaciones básicas AND, OR y NOT, mediante el uso exclusivo de NAND o NOR.

La puerta NOT se puede obtener o es equivalente mediante NAND o NOR ( se justifica con las tablas de verdad ), conectando ambas entradas :

Síntesis con NAND :

Síntesis con NOR :

Si quisiéramos implementar el circuito de la figura 1, por ejemplo, con puertas NOR/NAND sustituiríamos cada puerta AND, OR y NOT por su equivalencia según hemos visto anteriormente, eliminando posteriormente las situaciones redundantes.

4. CODIFICADORES

Son sistemas combinacionales con m £ 2n entradas y n salidas que se encargan de transformar una serie de señales sin codificar en un conjunto que responda a un código.

4.1. Codificadores sin prioridad

Su cometido es la generación de un número binario sobre sus n salidas que identifique cuál de las entradas está activadas ( ver siguiente figura 7).

figura 7. codificador

Como no hay nada que impida el que se activen simultáneamente varias líneas de entrada de un codificador, los circuitos codificadores se diseñan normalmente para que respondan a una sola señal de entrada activa, dando lugar a los codificadores con prioridad.

El codificador de la figura 7 corresponde a un codificador de octal a binario sin prioridad , cuya tabla de verdad es la siguiente:

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

Las funciones lógicas para las salidas, a partir de la tabla de verdad anterior y entrada ENABLE ( E ) para activar la entrada cuando vale 1 o inhibirla cuando vale 0, quedan:

A2 = ( B4 +B5 + B6 + B7 ) E

A1 = ( B2 +B3 + B6 + B7 ) E

A0 = ( B1 +B3 + B5 + B7 ) E

Siendo la función lógica : F = ( B0 + B1 + B2 +B3 + B4 + B5+ B6 + B7 ) E , una señal de salida especial que se activa cuando todas las señales de entrada son nulas y E=1.

4.2. Codificadores con prioridad

Para obtener codificadores que respondan a una sola señal de entrada activa, se le asigna valores fijos de prioridad a las líneas de entrada, de forma que en cada instante sólo se genera el código de salida de la entrada activa que tenga la máxima prioridad.

figura 8 . símbolo de un codificador 74148 con prioridad de 8 líneas a 3 líneas

figura 9 . TABLA DE VERDAD del codificador con prioridad

Por tanto, en la salida del codificador aparecerá el mayor número i, tal que Bi esté activada ( si hemos impuesto en el diseño el criterio de prioridad a la entrada más alta ).

La EI (negada) es la señal ENABLE, las Ii (negadas) entradas, Ai (negadas) salidas, EO (negada) señal de salida especial que se activa cuando todas las señales de entrada son nulas y GS (negada) señal de grupo que se activa cuando EI (negada ) = L y hay petición de servicio.

El codificador 74148 se trata de un codificador con prioridad cuyas entradas y salidas son activas a nivel bajo. Esto significa que las entradas se activan con ceros lógicos y las salidas aparecen complementadas. Una entrada o salida activa a nivel bajo se simboliza en los diagramas lógicos ( figura 8 ), en lógica positiva, insertando un pequeño circulo . También se suele indicar que la línea es activa a nivel bajo poniendo la correspondiente negada ( ver siguiente figura 11 ).

figura 11. Ejemplo de indicación de líneas a nivel bajo

5. DECODIFICADORES

Un decodificador es un circuito combinacional con n entradas y m 2n salidas. Para cada una de las 2n posibles configuraciones binarias que se pueden presentarse en su entrada, el sistema pone a 1 una y sólo una de las salidas, de acuerdo con la siguiente regla: si la configuración binaria presente en las entradas forma el número binario i, entonces se activa la salida i-ésima.

Según esto el funcionamiento de un decodificador es el opuesto al de un codificador.

5.1. Decodificadores BCD-DECIMAL y Excitador BCD-7 segmentos

En el decodificador BCD-DECIMAL, n=4 y m=10 ( ver figura 12 siguiente)

Obteniendo las expresiones lógicas de la tabla de verdad anterior, podremos realizar la síntesis del circuito combinacional mediante puertas lógicas ( ver figura 13 ):

figura 13 . síntesis mediante puertas del decodificador BCD-DECIMAL CD4028BC

En el Excitador BCD-7 segmentos es un tipo de decodificador que me da la posibilidad de conectarlo a un display numérico digital de 7 segmentos a, b, c, d, e, f y g ( figura 14 ), y obtener la visualización del código binario BCD:

figura 13 . display numérico digital de 7 segmentos

Todas las posibilidades de salida por el display son las siguientes :

figura 14 . salidas posibles del display numérico digital de 7 segmentos

Si identificamos cada segmento cuando debe estar activo o no podemos obtener la tabla de verdad :

figura 15 .tabla de verdad del Excitador BCD-7 segmentos

Nota : para interpretar la tabla anterior no tener en cuenta las entradas LE, BI y LT (negadas) cuya función es otra y no aporta nada a lo que estamos viendo ahora.

Ahora obtendría la expresiones lógicas mediante minterms/maxterms y las implementaría con puertas lógicas.

5.2. Implemetación de funciones lógicas con decodificadores

Un decodificador genera en sus salidas, todos los minterms de un número de variables igual al número de líneas de entrada. Por tanto, con un decodificador de n entradas-2n salidas y puertas OR, se pueden implementar funciones lógicas de n variables ( también podría tomar los ceros de la función y utilizaría puertas NOR ). Veamos un ejemplo :

figura 16 . implementación de función lógica con decodificador

Si el decodificador tuviera sus salidas activas a nivel bajo, se generan los minterms negados luego en vez de puertas OR debo usar NAND.

6. MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORES

6.1. Multiplexores

Un multiplexor es un sistema digital que consta de varias entradas y una salida, y mediante un mecanismo de selección, una determinada entrada se transfiere a la salida.

Figura 17. Multiplexor y su tabla de verdad

Una definición más formal de multiplexor sería la de un circuito combinacional con n entradas de selección o control (a, b,.. ), 2n entradas de datos (K1 , K2 , ... ) y una salida Z. Los datos de la se rutan desde la entrada de datos cuyo número de orden coincide con el número binario puesto en la entrada de selección hacia la salida ( ver figura 18 )

Figura 18. Selección de la entrada de datos del multiplexor

La síntesis con puertas lógicas se realiza obteniendo la expresión lógica de la salida Z, obteniendo :

Es importante reseñar que algunos multiplexores presentan entradas ENABLE o STROBE para dar permiso de funcionamiento o no al multiplexor.

6.2. Demultiplexores

El funcionamiento es el contrario al del multiplexor, encauzando los datos desde una fuente común de entrada hacia uno de 2n destinos de salida.

Por tanto, un demultiplexor es un circuito combinacional con una entrada J, n entradas de selección y 2n salidas.

Es importante comentar que los demultiplexores pueden trabajar como decodificadores. Vamos a explicar como se consigue esto con un ejemplo: supongamos que tenemos un DEMUX 1:4 ( una J entrada a cuatro salidas ), si hago la entrada J=1 siempre activa, transformo el funcionamiento a un DECODIFICADOR 2:4, actuando ahora las señales de selección (a, b,... ) como entrada de código a decodificar y las salidas como salidas del código decodificado.

Figura 20. Demux actuando como decodificador

La síntesis con puertas sería, partiendo de su tabla de verdad :

Figura 21. Síntesis con puertas de un demultipexor/decodificador

6.3. Implementación de funciones lógicas con multiplexores

Viendo un ejemplo, podremos ver como se realiza la síntesis, como voy a utilizar un MUX 4:1 tengo 2 entradas de selección. Por tanto, elijo de la función lógica a implementar 2 de las variables como señales de selección y determino cual debe ser las entradas del multiplexor con la que me queda.

Figura 22 .Implementación de funciones lógicas con multiplexores

Si tuviera más de 3 variables lógicas para este caso de MUX 4:1 necesitaría usar más de un multiplexor. Es importante decir que la elección de las variables que van a actuar de señales

de selección es indiferente y muchas se toman unas u otras simplemente por motivo de diseño.

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