módulos combinacionales básicos

Módulos combinacionales básicos

Tema 7

¿Qué sabrás al final del capítulo?

Funcionamiento de los módulos combinacionales básicos:– Codificadores– Decodificadores– Multiplexores– Demultiplexores

Implementación de funciones booleanas mediante módulos combinacionales

Redes de módulos combinacionales

Módulos combinacionales básicosMSI (Medium Scale of Integration)

Módulos combinacionales básicos

Bloques funcionales más complejos que las puertas lógicas que realizan una función determinada

Podemos obtenerlos a partir de puertas lógicas básicas Se pueden utilizar para la implementación de funciones

booleanas MSI, circuitos entre 10 y 100 puertas Pueden disponer de señales de control para controlar su

funcionamiento Tipos:

– codificador– decodificador– multiplexor– demultiplexor

Codificador Codificador binario – Dispone de 2n entradas y n salidas: COD

2nxn– La salida proporciona el código binario del

canal de entrada activado.

• Entrada activa a nivel alto: entra un 1 y el resto son 0’s

• Salida activa a nivel alto: proporciona el código binario de la entrada a 1.

• Entrada activa a nivel bajo: entra un 0 y el resto son 1’s

• Salida activa a nivel bajo: proporciona el código binario invertido de la entrada a 0

EN

TR

AD

AS

SA

LID

AS

ENTRADA DE ACTIVACION(ENABLE)

Codificador

Implementación con puertas lógicas

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 X Y Z

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 10 0 0 0 0 0 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

4 5 6 7X = D + D + D + D

2 3 6 7Y = D + D + D + D

1 3 5 7Z = D + D + D + D

Codificador con entrada y salida activa a nivel alto

Codificador Problemas:

– ¿cuál sería la salida del codificador si se activan 2 entradas simultáneamente?

p. ej: COD(0,1,0,0,1,0,0,0) según las expresiones de X, Y, Z, sería XYZ=101, pero D5=0

– ¿cuál sería la salida si no se activa ninguna entrada? COD(0,0,0,0,0,0,0,0) daría XYZ=000 , pero D0 = 0

00010010

Codificador

Soluciones– Se introduce una señal de activación (enable) que permite activar o

desactivar al codificador– Se realiza una priorización de las entradas. En caso de activación

simultánea por dos o más canales de entrada se toma la más prioritaria (normalmente la de mayor peso)

D0D1D2D3D4D5D6D7

8

8

Circuitode

Prioridad

Codificador

Codificador BCD– Ejemplo: TTL 74147 . Conversor 9 entradas a código BCD (binary

coded decimal)– ¡¡OJO!! entradas y salidas activas a nivel bajo

Codificadores

Aplicación: – Teclado simple

Decodificador

Decodificador binario: DEC n x 2n

– Función inversa al codificador– n entradas y 2n salidas– Transforma el código binario de entrada en la activación

de la salida cuyo número de orden coincide con el código

EN

TR

AD

AS

SA

LID

AS

ENTRADA DE ACTIVACION

Decodificador

E A1 A0 D0 D1 D2 D3

1 0 0 1 0 0 01 0 1 0 1 0 01 1 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 10 X X 0 0 0 0

DEC 2 x 4. Entradas activas a nivel alto y salidas activas a nivel alto

Implementación con puertas lógicas

A0

A1

D0

D1

D2

D3E

Decodificador

E A1 A0 D0 D1 D2 D3

0 0 0 0 1 1 10 0 1 1 0 1 10 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 01 X X 1 1 1 1

DEC 2 x 4. Entradas activas a nivel alto y salidas activas a nivel bajo con Enable invertido

Implementación con puertas lógicasE

Decodificador

Ejemplo: TTL 74139 – 2 decodificadores en un integrado– Entradas activas a nivel alto y salidas activas a nivel bajo – Señal de activación “Enable”, activa a nivel bajo

1er. codificador

2do. codificador

Enable

Decodificador

BCD a 7 segmentos:

Multiplexor Dispone de 2n entradas, n señales de control y una

salida: MUX 2n x 1 Su función es seleccionar la entrada indicada por

las señales de control

EN

TR

AD

AS

EN

TR

AD

AS

SA

LID

A

SA

LID

A

CONTROL CONTROL

ENTRADA DE ACTIVACION

ENTRADA DE ACTIVACION

Multiplexor

C1 C0 E3 E2 E1 E0 S

0 0 X X X F F0 1 X X F X F1 0 X F X X F1 1 F X X X F

Implementación con puertas lógicas

Multiplexor

Ejemplo: TTL 74151

Demultiplexor Dispone de 1 una entrada, 2n salidas y n líneas de selección Su función es enviar el valor presente a la entrada a uno de

los canales de salida utilizando las líneas de selección. Por lo tanto realiza la función inversa del multiplexor.

En su implementación es muy parecido a un DEC nx2n

EN

TR

AD

A

SA

LID

AS

CONTROL

EN

TR

AD

AS

SA

LID

AS

ENTRADA DE ACTIVACION

Demultiplexor

S1 S0 E D0 D1 D2 D3

0 0 K K 0 0 0

0 1 K 0 K 0 0

1 0 K 0 0 K 0

1 1 K 0 0 0 K

Implementación con puertas lógicas

S1 S0 E

D0

D1

D2

D3

Demultiplexor con salida activa a nivel alto

Demultiplexor

S1 S0 E D0 D1 D2 D3

0 0 K K 1 1 1

0 1 K 1 K 1 1

1 0 K 1 1 K 1

1 1 K 1 1 1 K

Implementación con puertas lógicas

S1 S0 E

D0

D1

D2

D3

Demultiplexor con salida activa a nivel bajo y entrada activa a nivel bajo

Implementación de funciones con módulos combinacionales

Implementación de funciones: con decodificadores (I)

A B C F

0 0 0 10 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1

DEC3x8

CBA

0

1

2

0

1

2

3

4

5

6

7

F

Se necesitan puertas de tantas entradas como 1’s hay

Salidas activas a nivel alto => generador de minitérminos Suma de productos = suma de minitérminos

• Si una función tiene muchos 1’s, es preferible implementar la función complementaria, que tendrá pocos 1’s, y finalmente complementar la complementaria.

• En la práctica esto equivale a coger un puerta NOR (OR seguida de inversor) con los 0’s

Implementación de funciones: con decodificadores (II)

1’s f

f’0’s

f f0’s

OR

NOR

Implementación de funciones: con decodificadores (III) Salidas activas a nivel bajo => generador de maxitérminos Producto de sumas = producto de maxitérminos

A B C F

0 0 0 10 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 11 1 1 1

DEC3x8

CBA

0

1

2

0

1

2

3

4

5

6

7

F0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1111

0 1

1101

1

1

1

0

1

1

1

1

Implementación de funciones: con decodificadores (IV)

• Si una función tiene muchos 1’s, es preferible implementar la función complementaria, que tendrá pocos 1’s, y finalmente complementar la complementaria.

• En la práctica equivale a coger un puerta AND (NAND seguida de inversor) con los 0’s

1’s f

f’0’s

f f0’s

NAND

AND

Implementación de funciones: con multiplexores

8:1 MUX

1 0 1 0 0 0 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0

A B C

F

S1 S0

A B

4:1 MUX

0 1 2 3

C

C01

F

A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

F 1 0 1 0 0 0 1 1

C

C

0

1

F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7

¡¡¡ojo con el orden de las variables!!!

nº variables = señales de control

nº variables > señales de control

Caso 1

Con un único Mux 8x1

Con un único Mux 4x1

A B C D F

0 0 0 0 1

0 0 0 1 1

0 0 1 0 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 0

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 1

1 1 0 1 0

1 1 1 0 1

1 1 1 1 0

B=0, C=0

A D E0

0 0 1

0 1 1

1 0 0

1 1 0

B=0, C=1

A D E1

0 0 0

0 1 1

1 0 0

1 1 1

B=1, C=0

A D E2

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

B=1, C=1

A D E3

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 0

Caso 2 Implementar F con un único Mux 4x1

Redes de módulos combinacionales

Redes modulares: Codificadores

Codificador 8x3 a partir de dos 4x2– S es una salida de control que se activa cuando se usa un

determinado COD 4x2 más uno 2x1

Redes modulares: Decodificadores

Decodificador 3x8 a partir de decodificadores 2x4

D0D1D2D3

DEC2x4

A0A1

A2

D4D5D6D7

DEC2x4

E

E

0

1

2

3

0

1

2

3

0

1

0

1

Decodificador 4x16 a partir de decodificadores 2x4

Redes Modulares: Multiplexores

4:1 mux

4:1 mux

8:1 mux

2:1 mux

0 1 2 3

0 1 2 3

S

S 1 S 0

S 1 S 0

Z

A C B

I 0

I 1

I 2

I 3

I 4

I 5

I 6 I 7

0

1

Multiplexor 8x1 a partir de multiplexores 4x1 y 2x1– v1: 2 MUX 4x1 / 1 MUX 2x1– v2:1 MUX 4x1 / 2 MUX 2x1

0

1 S

0

1 S

0

1 S

0

1 S

0

1

S0

2

3 S1

C

A B

I 0

I 1

I 2

I 3

I 4

I 5

I 6

I 7

C

C

C

Z

Z(A,B,C)

MUX4x1

MUX4x1

MUX2x1

MUX2x1

MUX2x1

MUX2x1

MUX2x1

MUX4x1

B C A

Z(A3,A2,A1,A0)

Multiplexor 16x1 a partir de multiplexores 4x1

Redes modulares: DEC y MUX

Z(A3,A2,A1,A0)

Final del Tema 7