INFORME N°3
CIRCUITOS COMBINACIONALES
1. OBJETIVOS
Analizar las características electrónicas de un circuito combinacional MSI
Comprobará en el laboratorio el funcionamiento del decodificador BCD de siete segmentos 7447, el codificador 74147 y el decodificador de prioridad 74 148.
Analizar el comportamiento de los decodificadores, codificadores, multiplexores y demultiplexores
Adquirir destreza en el montaje de aplicaciones con circuitos combinacionales MSI.
2. MARCO TEÓRICO Existe una amplia variedad de circuitos lógicos combinacionales construidos para propósitos concretos. Éstos se construyen a partir de combinaciones de las puertas lógicas estudiadas, pero agrupando todo el circuito en un solo chip, de forma que se pueda integrar en un proyecto de forma rápida y sencilla.
1. DECODIFICADORES Los decodificadores son circuitos lógicos combinacionales que convierten un código de entrada codificado en un sistema numérico binario o no binario, en otro formato que estará sin codificar. Hay dos tipos de decodificadores, los que generan una sola salida para cada combinación de entrada y los que proporcionan distintos formatos de salida, que representan la combinación de entrada, de forma legible para el técnico. 2. CODIFICADORES Realizan una conversión de un cierto número de señales de entrada sin codificar en otras de salida que están codificadas, es decir hacen justo lo contrario que los decodificadores. Se utiliza ampliamente para introducir datos que provienen de un teclado, por ejemplo el de una calculadora, para convertir las señales que se generan en éste en un código binario u otro que pueda entender la máquina que los va a procesar. La mayor parte de ellos funciona con lógica negativa, es decir, el significado del 0 y el 1 están invertidos, de forma que una entrada está activada con cero y desactivada con uno.
3. MULTIPLEXORES Un multiplexor es un circuito que tiene múltiples entradas y una sola salida. El efecto que produce es como el de un conmutador, es decir, en la salida se puede obtener la señal que está presente en una de las entradas. El proceso de selección se consigue mediante unas entradas de selección adicionales que, mediante un código binario, permiten seleccionar la entrada que se desea que aparezca en la salida. La relación entre el número de las señales de selección y el de las señales de entrada viene dado por la siguiente expresión: 4. DEMULTIPLEXORES Es el circuito que realiza justo lo contrario que el que se ha visto en el apartado anterior. Es decir, es un conmutador que parte de una sola entrada, la cual es dirigida a través de una de las posibles salidas mediante la selección adecuada de un código de entrada. El circuito que se trata es el que se presenta en la siguiente figura:
Si se observa detenidamente la figura se puede observar como el demultiplexor se parece bastante al un decodificador, excepto por la patilla de entrada de datos. Ésta puede ser sustituida en el decodificador con la patilla de inhibición. 5. COMPARADORES Un comparador de n bits es un circuito que tiene como entradas dos números binarios de n bits cada uno y como salidas tres indicadores que señalan que número, presente en la entrada, es mayor, menor o igual que el otro. En los circuitos comerciales además se introducen otras tres entradas lógicas adicionales para poder unir varios comparadores, con el fin de poder comparar números mayores (de más bits). La tabla de verdad que indica el funcionamiento de estos circuitos comerciales es:
PROCESO EXPERIMENTAL
EQUIPOS Y MATERIALES
Fuente de Alimentación DC. Multímetro Punta de Prueba Lógica (opcional). CI-TTL 7485, 74LS147, 74LS148, 74LS151, 74LS04, 74LS00, 74LS10, 74LS11, 74LS32, 74LS139, 74LS47, 74LS48 (o equivalentes) (con sus hojas de datos Datasheet) (Por lo menos traer dos unidades de cada tipo). 04 DIP Switch de 4 y 8 contactos. 2 Potenciometro 50K Ohm. 10 Resistencias de 220 Ohm. 10 Resistencias de 1K Ohm. 10 Diodos LED de colores variados. Display 7 Segmentos, anodo común y catodo común. Protoboard Cables de conexión. Herramientas (alicate pico de loro, alicate de pinzas, destornillador estrella, destornillador plano)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Armar el circuito 01
1.1 Para el circuito efectuar todas las combinaciones posibles el dip-switch y confirmar el resultado en la tabla correspondiente.
A
B
SALIDA
0000 1000 1100 1110 1111 0000 0000 0000 0000 0100 0100 0100 0100 0100 0010 0010 0010 0010 0010 0001 0001 0001 0001 0001
0000 0000 0000 0000 0000 1000 1100 1110 1111 0000 1000 1100 1110 1111 0000 1000 1100 1110 1111 0000 1000 1100 1110 1111
100 010 010 010 010 100 100 100 100 010 010 010 010 001 010 010 010 010 001 010 010 010 010 001
Circuitos armados con algunas convinaciones:
2. Para el circuito 02 efectuar todas las combinaciones posibles con los dip-switch y visualizar los segmentos de cada display (AC y KC)
2.1.Llene los resultados obtenidos en las diferentes estados
Circuitos armados con algunas convinaciones:
3. Implementar el circuito 03 referido a un codificador de decimal a BCD, comprobar la tabla adjunta, implementando una nueva tabla con sus resultados experimentales, es decir conla información que entra en los dipswitch y lo visualizado por cada led.
Circuitos armados :
4. Teniendo como base el conexionado del circuito 04. Verificar experimentalmente la ampliación de operación del circuito integrado 74148 para implementar un codificador de prioridad de 16 a 4 líneas (adjunte en una hoja aparte su tabla de verdad).
Circuitos armado en Multisin:
5. Armar el circuito del circuito 5, el cual es un multiplexor de 2 líneas de entrada A y B, a 1 línea de salida Y, con líneas de selección (S) y habilitación (G) . Llenar experimentalmente la tabla de verdad para las diferentes combinaciones. G
S
A
B
Y
1
X
X
X
0
0
0
0
X
1/0
0
0
1
X
1
0
1
X
0
0
0
1
X
1
0
G1
G2
B
A
Y3
Y2
Y1
Y0
1
X
X
X
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
6. Armar el circuito de la circuito 06, el cual es un demultiplexor de 1 línea de entrada a 4 líneas de salida con líneas de habilitación (G1) y selección (G2). Llenar la Tabla adjunta para las diferentes combinaciones.
Circuito 06
7. Los multiplexores se pueden utilizar para generar funciones lógicas directamente desde una tabla de verdad sin necesitar simplificación. Cuando se usan con este fin, las entradas de selección fungen como variables lógicas y cada entrada de datos se conectan permanentemente en ALTO o BAJO esto según se necesite para satisfacer la tabla de verdad. Comprobar su aplicación implementando el circuito del circuito 07
C
B
A
Z
C
B
A
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
Z
Circuitos armado en Multisin:
CUESTIONARIO FINAL. 1.
Un microcontrolador), para un semáforo. El semáforo puede estar verde, amarillo, rojo o averiado. En el caso de estar averiado, se activará una luz interna “azul”, para
que el técnico sepa que lo tiene que reparar. A cada una de estas luces les vamos a asociar un número. Así el rojo será el 0, el amarillo el 1, el verde el 2 y el azul (averiado) el 3, véase la siguiente figura.
2.
¿Por qué es necesario la conexión de las resistencias de 330Ohm entre las entradas del display y las salidas del decodificador 7447, sería posible reemplazarlas por una única resistencia de 10KOhm en la conexión común a ellas y el positivo? Fundamente su respuesta con un cálculo matemático
El valor de 330 Ohm depende del voltaje dado en el circuito. 330 ohm te da 9 mA con una fuente de 5V y un display que consume como 2.1V Estos resistores en serie limitan el valor del voltaje de la fuente. El voltaje de los display debe ser revisado en el datasheet. Idisplay = (Vfuente-Vdisplay)/ Rserie .
3.
Reserie = (Vfuente - Vdisplay) / R series
Diseñar un demultiplexor de 1 a 4 líneas con 2 líneas de selección, con puertas AND e inversores
4.
Describir como el decodificador de 4 a 16 74154 puede utilizarse como demultiplexor.
Este circuito integrado contiene un demultiplexor 1:16, que también puede funcionar como decodificadores 4 a 16. La relación de pines de este integrado es la siguiente:
A , B, C y D: entradas de selección activas a nivel alto (5V).
G1 y G2: entradas de validación o datos activas a nivel bajo (0V). Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9, Y10, Y11, Y12, Y13, Y14, Y15: salidas del demultiplexor activas a nivel bajo (0V).
La tabla de verdad y el montaje del demultiplexor
Al estar la salida seleccionada a nivel bajo (0V) para visualizar la demultiplexación o la decodificación colocamos el LED de tal manera que se encienda cuando hay 0V a la salida y se apague con 5V en la salida. Podemos observar que cuando las entradas de validación G1 y G2 están a 0 (nivel bajo 0V), las entradas de selección marcan la salida activa a nivel bajo (0), funcionando como un decodificador 4 a 16. Cuando G1=0, podemos introducir el dato por G2 (activo a nivel bajo 0V) y obtenerlo en la salida seleccionada por A, B, C y D también a nivel bajo (0V). Lo mismo ocurre si G2 = 0, ahora el dato podemos introducirlo por G1 (activo a nivel bajo 0V) y obtenerlo en la salida seleccionada por A, B, C y D también a nivel bajo (0V). Este funcionamiento sería como demultiplexor 1:16. 3.
CONCLUSIONES:
Utilizando los 2 dip-switch en el primer circuito, en código binario, se observa que en cada dip-switch, nuestro comparador discrimina y distingue según su información interna de que número dado en el dip-switch es mayor, igual o menor que el otro número binario.
En el circuito dado en la práctica, utilizando un codificador podemos concluir que al introducir en el dip-switch un código en binario, la salida de codificador nos dará un número en el sistema decimal.
Se logró analizar las características electrónicas de los circuitos combinacionales, estos circutios denominados como multiplex, decodificador entre otros.
El comportamiento de los circuitos decodificadores, codificadores, multiplexores y demultiplexores, tienen un comportamiento distinto cada uno funcionada de diferentes maneras y estos sirven para diferentes circuitos electrónicos.
Se logró adquirir destreza en el montaje de aplicaciones con circuitos combinacionales MSI, utilizando muchos instrumentos de circuitos electrónicos.
4.
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:
Se observó que la correcta colocación de los dips y sus resistencias asegurará el bue funcionamiento del circuito
La datasheet es especialmente importante cuando usamos circuitos combinacionales de mediana escala de intensidad.
Se prioriza el orden en el circuito puesto que un error será muy difícil hallar la equivocación si hay muchos cables de manera desordenada.
Se observa que los circuitos combinacionales nos ayudaron a darnos cuenta el funcionamiento de cosas de la vida diario como por ejemplo semáforos, iluminación led por tiempo, entre otros.
Se observó que todos los circuitos son necesarios para
