[Demux/Decod][Visualizadores][Multiplexores][Codificadores]

De acuerdo al nmero de compuertas que posee un integrado (escala deintegracin), se clasifican en :SSI : Small Scale Integration, si posee entre 1 y 10 compuertas, p. ej. integrado7400 (4 compuertas Nand de dos entradas). MSI: Medium Scale Integration, si posee entre 10 y 100 compuertas, p. ej.decodificadores, multiplexores.LSI : Large Scale Integration, si posee entre 100 y 1000 compuertas, p. ej.Unidades aritmticas.VLSI : Very Large Scale Integration, si posee ms de 1000 compuertas, p. ej.Microprocesadores.

Una vez estudiadas las compuertas lgicas, su aplicacin y las herramientas dediseo (Mapas de Karnaugh, Mtodo de Quine Mc Cluskey) vamos a analizar bloquesfuncionales de circuitos combinatorios tales como multiplexores, decodificadores,comparadores, sumadores, circuitos aritmticos y describir algunas de susaplicaciones

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Un circuito decodificador activa una y solo una de 2n salidas disponibles, deacuerdo al valor que tome una entrada de n bits. Normalmente, las salidas de stosdispositivos se encuentran en "1" y se activan llevando la salida correspondiente a

"0". Por lo tanto, estos dispositivos poseen n entradas y 2n salidas.

Ver figura 1.1.

Click Decodificador

Figura 1.1.Decodificador de n entradas y circuito equivalente para dos entradas

Existe una seal de control para el dispositivo "enable", activa en cero, que permitehabilitar el circuito como decodificador. En el otro estado las salidas son fijadas a unvalor de "1". En algunos casos, una segunda seal de control maneja la activacinen forma completamente opuesta : con cero las salidas son puestas a "1" y permite

el funcionamiento con un uno a su entrada. La figura 1.1 muestra el circuitoequivalente del decodificador.

Las salidas del decodificador binario corresponden, cada una, a un mintrmino de nvariables. Por lo tanto, cualquier funcin se puede representar como la suma demintrminos.

Ejemplo 1.1.- Implemente la funcin

La salida se valida si las entradas A, B y C tienen cualquiera de los siguientesvalores: 0, 3, 5 7.

Ver figura 1.2.

Figura 1.2.- Funciones combinatorias realizadas con decodificadores

La gran aplicacin de los decodificadores la encontramos en los sistemas dedecodificacin de direcciones de memoria y de circuitos de entrada y salida dondees necesario que uno y solo uno de los dispositivos utilizados (memoria entrada/salida) est activo a travs de una direccin nica mientras que losrestantes conectados al mismo punto (bus) permanecen "desconectados".

Se describen a continuacin algunos circuitos integrados decodificadores de la serie74 LS con sus caractersticas de funcionamiento ms importantes:

Los circuitos decodificadores pueden conectarse en cascada de la forma mostradaen el ejemplo 2.

Circuito 74LS138

Ejemplo 1.2.- Disee un decodificador de 16 lneas utilizando decodificadores de 4lneas. El diseo es mostrado en la figura 1.3.

Figura 1.3.- Decodificadores en cascada.

Un circuito demultiplexor toma una seal de entrada y la enruta a una de lasvarias salidas definida por las entradas de seleccin del dispositivo.

Una de las entradas de habilitacin puede ser usada como una lnea de dato enaplicaciones como demultiplexor. Verifquelo.

Ejercicio 1.1: Disee un decodificador de 4 a 16 lneas con decodificadores de 3 a8.Ejercicio 1.2: Disee un decodificador de 5 a 32 lneas.

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La interfase entre un sistema digital y el usuario se realiza a travs de dispositivosque presentan los dgitos decimales y otros caracteres adicionales(10,11,12,13,14,15). La base de stos es el LED ( Light Diode Emitter ), el cualemite energa en el rango de luz visible infrarrojo cuando es polarizado en formadirecta ( positivo al nodo, negativo al ctodo) y la intensidad depende de lacorriente que circula a travs de l. Si arreglamos 7 Leds en la forma mostrada en lafigura 1.4, tenemos una interfase capaz de visualizar cualquiera de los dgitosmostrados en la figura 1.5.

Estos 7 Leds pueden arreglarse de dosformas: nodo comn y ctodo comn.

En el primero los nodos de los 7 segmentosson comunes y van conectados a la fuente dealimentacin +V Voltios. Para hacer prendercualquiera de ellos basta con colocar en surespectivo terminal de ctodo un cero lgico. En el segundo los ctodos van al mismo punto

comn y a tierra 0 Voltios y para encenderuno de los segmentos se debe colocar un "1"en su terminal de nodo.

Figura 1.4.- Visualizador de 7 segmentos

Figura 1.5.- Designacin numrica y visualizacin resultante

Para manejar los visualizadores de 7 segmentos de nodo comn y ctodo comn senecesitan dos tipos de decodificadores, en el caso de TTL: el 74LS 47 y 74LS48,respectivamente, en los cuales las salidas, normalmente a "1", se van a activar conun "0" para hacer encender el Led respectivo para el primer caso y, todo locontrario para el segundo caso.

Adicionalmente a la decodificacin BCD a 7 segmentos stos circuitos poseen 3funciones para el manejo de sistemas de visualizacin:

LT : Lamp Test. Al activar sta entrada todos los segmentos se activan mostrandoun 8.RBI : Ripple Blanking Input. Permite el borrado de los "0" a la izquierda de la ciframs significativa a travs de conexiones en cascada. BO : Blanking Output. Apaga completamente el visualizador sin importar el nmeroque tenga a su entrada.

En la figura 1.6 se muestra la conexin tpica de un sistema de visualizacin de 7segmentos, donde los valores de las resistencias son calculados de acuerdo al valorde la corriente que se va a suministrar a cada segmento (intensidad luminosa).

Figura 1.6.- Conexin de un sistema de visualizacin de 7 segmentos

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Llamados multiplexores, selectores de datos Mux stos circuitos permitenseleccionar el paso de una de n seales de entrada. El equivalente mecnico quedescribe muy bien ste comportamiento: es el suiche de varias posiciones, tal comose muestra en la figura 1.7, en donde cada posicin es escogida mediante unnmero binario de n bits.

El circuito equivalente de un multiplexor de 2 a 1 lneas es mostrado en la figura 1.7d)

Click Mux Clic Selector

Figura 1.7.- Selectores de : a) 2 a 1 lneas , b) 4 a 1 lneas, c) 8 a 1 lneas, d)circuito equivalente

Se describen a continuacin algunas caractersticas de funcionamiento msimportantes de los circuitos integrados multiplexores de la serie 74 LS:

Click 74LS157

Como generador de funciones el mux permite fcilmente implementarlas colocando

cada una de las entradas en el valor de salida que corresponda a cada mintrmino.Veamos el siguiente ejemplo mostrado en la figura 3.8 implementado con unmultiplexor 74151 de 8 a 1 lneas.

Ejemplo 1.3.- Mediante multiplexores implemente la funcin

Cada una de los valores de entradas para los que la salida se valida, son llevados a1 logico y los restantes a 0 logico, tal como se muestra en la figura 1.8

Figura 1.8.- El multiplexor como generador de funciones

Ejemplo 1.4.- Utilizando multiplexores 74LS151 ( 1 de 8) implemente la funcin

La funcin puede ser tabulada como se muestra en la figura 1.9. El circuito esmostrado en misma figura.

Figura 1.9.- Generador de funciones (4 variables) con multiplexores 74151

Ejemplo 1.5.- Disee multiplexores en cascada. La solucin es mostrada en lafigura 1.10.

Figura 1.10.- Multiplexores en cascada.

Ejercicio 1.3: Realizar un multiplexor de 1 de 32 basados en mux 1 de 8 (74LS151).

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Estos circuitos asignan un cdigo binario nico para cada una de las seales de

entrada del dispositivo. Las salidas deben satisfacer que 2s >= n, donde n es elnmero de entradas.

Codificador de prioridad: Este circuito muestra el equivalente en 3 bits del valorde la lnea de entrada de ms alta prioridad (la entrada I7). La mayor aplicacin deeste circuito es en las solicitudes de interrupcin que se hacen a un dispositivomicroprocesador.

Click 74LS148

Estos circuitos permiten la comparacin en magnitud de dos nmeros de n bits, conla posibilidad de tener conexiones en cascada para efectuar comparaciones msgrandes . Adicional a las entradas de los dos nmeros de 4 bits el integrado 74 LS85 posee otras tres marcadas como A>B, A