Nombre: Luis Alejandro Juárez Pérez
Materia: Electrónica Digital
Maestro:
Numero de control:
Carrera: Ing. Electromecánica
Semestre: 5
Investigación Multiplexores y demultiplexores Decodificadores y codificadores Flip-Flop Registros de Corrimiento
Multiplexores y Demultiplexores Multiplexores ¿Qué son? 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.
Multiplexor y su tabla de la verdad
¿Cómo funcionan? Su función es 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.
Selección de la entrada de datos del multiplexor
Aplicaciones Selector de entradas. Serializador: Convierte datos desde el formato paralelo al formato serie. Transmisión multiplexada: Utilizando las mismas líneas de conexión, se transmiten diferentes datos de distinta procedencia. Realización de funciones lógicas: Utilizando inversores y conectando a 0 o 1 las entradas según interese, se consigue diseñar funciones complejas, de un modo más compacto que con las tradicionales.
Diagrama con compuertas
Multiplexor 74LS141
Multiplexor aplicado en la industria
Demultiplexores ¿Qué son? Un demultiplexor es un sistema digital encauzador de los datos desde una fuente común de entrada hacia uno de 2n destinos de salida. ¿Cómo funcionan? Su función es la de un circuito combinacional con una entrada J, n entradas de selección y 2n salidas, por la que ha de salir el dato que presente en la entrada. Esto se consigue aplicando a las entradas de control la combinación binaria correspondiente a la salida que se desea seleccionar. Por ejemplo, si queremos que la información que tenemos en la entrada d, salga por la salida S4, en la entrada de control se ha de poner, de acuerdo con el peso de la misma, el valor 100, que es el 4 en binario. En muchos casos se puede usar como un decodificador
Demux actuando como decodificador
Aplicaciones
Una de las aplicaciones es la transferencia de datos desde un registro. Se utiliza como decodificador de señales. En la conversión de datos de banda ancha. En convertidores analógico-digital.
Esquema de un Demutiplexor
Demultiplexor 74154
Síntesis con puertas de un demultiplexor/decodificador
Demultiplexor de iluminación de 192 canales
Codificadores y decodificadores Codificadores ¿Qué son? Un codificador es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.
Tipos de codificadores y funcionamiento Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y codificadores con prioridad. En el caso de codificadores sin prioridad, puede darse el caso de salidas cuya entrada no pueda ser conocida: por ejemplo, la salida 0 podría indicar que no hay ninguna entrada activada o que se ha activado la entrada número 0. Por ello, este tipo de codificadores es usado únicamente cuando el rango de datos de entrada está correctamente acotado y su funcionamiento garantizado. Para evitar los problemas anteriormente comentados, se diseñan los codificadores con prioridad. En estos sistemas, cuando existe más de una señal activa, la salida codifica la de mayor prioridad (generalmente correspondiente al valor decimal más alto). Adicionalmente, se codifican dos salidas más: una indica que ninguna entrada está activa, y la otra que alguna entrada está activa. Esta medida permite discernir entre los supuestos de que el circuito estuviera deshabilitado por la no activación de la señal de capacitación, que el circuito no tuviera ninguna entrada activa, o que la entrada número 0 estuviera activada. Aplicaciones
La codificación de pequeños teclados. La conversión analógica a digital El control de perturbaciones en los ordenadores. Construcción de los multiplexores
Esquema de un codificador
Codificador rotativo
Codificador 74LS153
Decodificadores ¿Qué son? Un decodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N).
¿Cómo funcionan? Su funcionamiento tal es que cada línea de salida M será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar como decodificador / demultiplexor. Esto es debido a que un demultiplexor puede comportarse como un decodificador. Aplicaciones Su función principal es la de direccionar espacios de memoria. Un decodificador de N entradas puede direccionar 2N espacios de memoria. Para poder direccionar 1kb de memoria necesitaría 10 bits, ya que la cantidad de salidas seria 210, igual a 1024. De esta manera:
Con 20 bits tengo 220 que es 1Mb. Con 30 bits tengo 230 que es 1Gb.
Decodificador 7447
Aplicación en display
Circuito decodificador binario con decodificador de 7 segmentos
Flip-Flop ¿Qué son? Es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de Perturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los biestables se dividen en:
Asíncronos: sólo tienen entradas de control Síncronos: además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de reloj. Si las entradas de control dependen de la de sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas. Por lo general, las entradas de control asíncronas prevalecen sobre las síncronas.
Flip-Flop RS Dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo), cuyas entradas principales permiten al ser activadas:
R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida. S: el grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida
Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. Flip-Flop RS síncrono Sólo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NAND o NOR, según se muestra en la siguiente figura:
Biestables RS con puertas NOR (a), NAND (c) y sus símbolos normalizados respectivos (b) y (d).
Flip-Flop RS asincrono Además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de permitir o no el cambio de estado del biestable.
Circuito Biestable RS síncrono a) y esquema normalizado b)
Flip-Flop D (data o delay) El flip-flop D resulta muy útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico. Para ello, el dispositivo de almacenamiento temporal es de dos estados (alto y bajo), cuya salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos: Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo (latch en inglés). Activo por flanco (de subida o de bajada). La ecuación característica del biestable D que describe su comportamiento es:
Símbolos normalizados: Biestables D a) activo por nivel alto y b) activo por flanco de subida.
Flip-Flop T (toggie) Dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo). El biestable T cambia de estado ("toggle" en inglés) cada vez que la entrada de sincronismo o de reloj se dispara mientras la entrada T está a nivel alto. Si la entrada T está a nivel bajo, el biestable retiene el nivel previo. Puede obtenerse al unir las entradas de control de un biestable JK, unión que se corresponde a la entrada T. No están disponibles comercialmente. La ecuación característica del biestable T que describe su comportamiento es:
Símbolo normalizado: Biestable T activo por flanco de subida.
Flip-Flop J-K Es versátil y es uno de los tipos de flip-flop más usados. Su funcionamiento es idéntico al del flip-flop S-R en las condiciones SET, RESET y de permanencia de estado. La diferencia está en que el flip-flop J-K no tiene condiciones no válidas como ocurre en el S-R. Este dispositivo de almacenamiento es temporal que se encuentra dos estados (alto y bajo), cuyas entradas principales, J y K, a las que debe el nombre, permiten al ser activadas:
J: El grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida. K: El borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida
La ecuación característica del biestable JK que describe su comportamiento es:
Flip-Flop J-K activo por flanco
Símbolos normalizados: Biestables JK activo a) por flanco de subida y b) por flanco de bajada
Flip-Flop J-K Maestro-Esclavo
Símbolos normalizados: Biestable JK Maestro-Esclavo a) activo por nivel alto y b) activo por nivel bajo
Aplicaciones
Se usa para almacenar un bit En el diseño de máquinas de estado finitas electrónicas En secuenciadores y contadores En la memoria de los ordenadores
Registros de corrimiento ¿Qué son? Un registro de corrimiento es un módulo lógico secuencial construido con flipflops que controla las posiciones de los bits de datos binarios, recorriendo los bits a la izquierda o a la derecha. ¿Cómo funcionan? El registro de corrimiento de n bits de la figura utiliza n bits de datos binarios y se construye con un flip-flop maestro-esclavo. Cada flip-flop maestro-esclavo forma una celda del registro de corrimiento. Cada celda tiene un latch maestro y un latch esclavo, y contiene 1 bit de dato binario. El pulso de control del corrimiento para el registro es por lo general bajo y experimenta una rápida transición bajo-alto-bajo (0® 1® 0) para desplazar, o recorrer, el dato binario una posición a la derecha. Los bits de datos binarios residen normalmente en los latches esclavos. En la transición positiva (0® 1) del pulso de control de corrimiento, se transfieren los datos del latch esclavo de cada celda al latch maestro de la siguiente celda hacia la derecha. Observe que, en este momento, los datos en una celda son su valor antiguo (el valor de la salida binaria antes del pulso de corrimiento), que reside en latch esclavo, y su nuevo valor (el valor de la salida binaria al terminar el pulso de corrimiento), que reside en su latch maestro. En la transición negativa (1® 0) del pulso de control de corrimiento, se transfiere el latch maestro de cada celda a su esclavo, dando un nuevo valor a su terminal de salida. Así, después de las dos transiciones del pulso de control de corrimiento, el bit binario de la celda Xi ha sido transferido a la celda Xi–1. En otras palabras, el número binario en el registro de corrimiento ha sido transferido una posición a la derecha. En consecuencia, decimos que éste es un registro de corrimiento de entrada serial, de salida serial.
Aplicaciones
Transmisión de datos. Conversión de protocolo serie en paralelo y viceversa. Puertos de salida de los microcomputadores. Secuenciadores (luces y anuncios publicitarios). Multiplicaciones y divisiones por 2, 4, 8, 16 bits. Operaciones que se hacen en forma secuencial.
Circuito integrado 74HC273
