INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
PRÁCTICAS DE CIRCUITOS LÓGICOS LABORATORIO DE COMPUTACIÓN IV
PRÁCTICA 5 NOMBRE DE LA PRACTICA:
Multiplexor y Demultiplexor.
OBJETIVO DE LA PRACTICA:
Diseñar un multiplexor de cuatro entradas ó canales de información en los cuales, cada canal esta compuesto de 4 bits; y diseñar también un demultiplexor ó selector de datos que reciba de entrada un canal de 4 bits de información y tenga cuatro canales de salida de 4 bits cada uno.
DURACIÓN: Dos horas. MATERIAL NECESARIO: Fuente de voltaje de 5 V. Dos tablillas para conexiones (protoboard). Tres DIP de 8 y uno de 4. Veinte diodos LED (cinco grupos de 4 LED, cada grupo de un solo color). 52 resistencias de 470 W. Los siguientes circuitos integrados o equivalentes: Dos 74LS156, dos 74LS153. Alambre para conexiones. Manual ECG Semiconductors. AUTORES: PROFESOR: M. en C. Salvador. Saucedo Flores. Ext. 54797 PROFESOR: Ing. Pablo Fuentes Ramos. Ext. 54797 ALUMNO PIFI: Arión Durán Beltrán.
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Un multiplexor o selector de datos es un circuito lógico que acepta varias entradas de datos y permite sólo a una de ellas alcanzar la salida. El encauzamiento deseado de los datos de entrada hacia la salida es controlada por entradas de SELECCIÓN (que algunas veces se conocen como entradas de enrutamiento). La figura 5-1 muestra el diagrama funcional de un multiplexor general (MUX). En este diagrama las entradas y salidas se trazan como flechas grandes para indicar que pueden ser una o más líneas de señales. Existe una señal de entrada, EN, para permitir al multiplexor realizar su función. Cuando EN = 0, todas las salidas son 0.
Logigrama de un multiplexor de 2 entradas.
Figura 5-2. Multiplexor de dos entradas, sin señal de habilitación EN.
El multiplexor actúa como un interruptor de posiciones múltiples controlado digitalmente, donde el código digital que se aplica a las entradas de SELECCIÓN controla qué entradas de datos serán trasladadas hacia la salida. Por ejemplo, la salida Z será igual a la entrada I0 de algún código de entrada de SELECCIÓN específico, y así sucesivamente. Dicho de otra manera, un multiplexor selecciona una de N fuentes de datos de entrada y transmite los datos seleccionados a un solo canal de salida. A esto se le llama MULTIPLEXAR.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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MULTIPLEXOR BÁSICO DE DOS ENTRADAS. La figura 5-2 muestra la circuitería lógica de un multiplexor de dos entradas, I0 e I1 y entrada de SELECCIÓN S. El nivel lógico que se aplica a la entrada S determina qué compuerta Y se habilita de manera que su entrada de datos atraviese la compuerta O hacia la salida Z. Observando esto desde otro punto de vista, la expresión booleana de la salida es
Con S = 0, esta expresión se convierte en
lo cual indica que Z será idéntica a la señal de entrada I0, que puede ser un nivel lógico fijo o bien, una señal lógica que varía con el tiempo. Con S = 1, la expresión se transforma en
lo cual muestra que la salida Z será idéntica a la señal de entrada I1.
Figura 5-3. Multiplexor de cuatro entradas
Y su símbolo es:
MULTIPLEXOR DE CUATRO ENTRADAS. Se puede aplicar la misma idea básica para formar el multiplexor de cuatro entradas que se muestra en la figura 5-3. Aquí se tienen cuatro entradas, que se transmiten en forma selectiva a la salida con base en las cuatro combinaciones posibles de las entradas de selección S1S0. Cada entrada de datos se accede con una diferente combinación de niveles de entrada de selección. I0 se captura con S1S0 negadas las dos, de manera que I0 pase a través de su compuerta Y hacia la salida Z sólo cuando S1 = 0 y S0 = 0. La tabla de la figura da las salidas de otros tres códigos de selección de entrada.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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En las familias lógicas TTL y CMOS se dispone regularmente de multiplexores de dos, cuatro, ocho y dieciséis entradas. Estos circuitos integrados básicos pueden ser combinados para la multiplexación de un gran número de entradas. Diseñando el multiplexor:
Multiplexor de cuatro canales de entrada, cada uno de cuatro bits (4 x 1)
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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Diagrama topológico del multiplexor 4x1 (cuatro canales de entrada y uno de salida) se muestra a continuación.
Un demultiplexor realiza la función opuesta de la de un multiplexor; por ejemplo, un demultiplexor de n salidas de un bit tiene una entrada de datos y s entradas para seleccionar una de las n=2s salidas de datos. Demultiplexor con cuatro salidas:
Diseñamos ahora el demultiplexor de cuatro canales de información y cuatro canales de salida, donde cada canal de la salida tiene cuatro bits.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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Diagrama topológico de un demultiplexor ó distribuidor de datos de un canal de entrada y cuatro canales posibles de salida
Nota:Observar la conexión de los LED en este circuito y tomar en cuenta la polarización, pues el 156 es de colector abierto.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Armar los dos circuitos topológicos anteriores Consultar las configuraciones internas de los circuitos integrados a utilizar en el manual ECG Semiconductors.
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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Con base a este manual y a la configuración interna del circuito integrado 74LS155 o 74LS156 explicar por qué se conectó de esa manera el DIP Entregar en el reporte correspondiente a esta práctica el diagrama de la configuración interna de los circuitos integrados utilizados. Nota:
El alumno o el equipo de trabajo deberá presentarse al laboratorio con los circuitos anteriores ya armados.
CUESTIONARIO 1.
Al cerrar el circuito del canal 5 del DIP la señal que manda es un ¿0 o un 1?
2.
Al cerrar el circuito del canal 6 del DIP la señal que manda es un ¿0 o un 1?
3.
Si quisieras manejar las señales de entrada con puros ceros o con puros unos ¿Qué circuito integrado tendrías que anexar a la conexión del diagrama topológico del demultiplexor para obtener la misma respuesta en la salida?
4.
Dibuja el diagrama de la respuesta de la pregunta 3.
5.
¿Qué significa el círculo pequeño dibujado en la entrada de cualquier compuerta o circuito? R: Que esa compuerta o ese circuito se activa en cero.
6.
Completar la tabla de verdad del siguiente CI.
SELECCIÓN DE ENTRADAS S1
S0
x 0 0 0 0 1 1 1 1
x 0 0 1 1 0 0 1 1
PERMISO (a ó b)
1 0 0 0 0 0 0 0 0
ENTRADAS (a ó b)
SALIDA (a ó b)
I0
I1
I2
I3
Z
x 0 1 x x x x x x
x x x 0 1 x x x x
x x x x x 0
x x x x x x
0 0 1 0 1 0
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
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x significa no importa 7.
Calcular la tabla de verdad del siguiente CI y dibujar su logigrama.
A1
A0
Ea
Eb
x x 0 0 1 1
x x 0 1 0 1
0 x
x 1
O0
O1
O2
O3
Eb
Eb
1 x
x 1
O0
M. en C. Salvador Saucedo Flores e Ing. Pablo Fuentes Ramos
O1
O2
O3
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