circuitos combinatorios

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA AND(4 AND 2)

BUFFER..!!!

DE MORGAN PRESENTE!!

Ejemplo: 74HC08

0 1 0 1 0 1

1 1 1 1 0 0

0 1 0 1 0 0

A

B

Y

t

t

t

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA NAND(4 NAND 2)

BUFFER..!!!DE MORGAN PRESENTE!!

Ejemplo: 74HC00

0 1 0 1 0 1

1 1 1 1 0 0

1 0 1 0 1 1

A

B

Y

t

t

t

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA NOR (4 NOR 2)DE MORGAN PRESENTE!!

Ejemplo: 74HC02

0 1 1 1 0 1

1 1 0 1 0 0

0 0 0 0 1 0

A

B

Y

t

t

t

BUFFER..!!!

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA OR(4 OR 2)Ejemplo: 74HC32

0 1 1 1 0 1

1 1 0 1 0 0

1 1 1 1 0 1

A

B

Y

t

t

t

BUFFER..!!!DE MORGAN PRESENTE!!

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA NOT(6 NOT)Ejemplo: 74HC04

0 1 1 1 0 1

1 0 0 0 1 0

A

Y

t

t

BUFFER..!!!


Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPUERTA OR-Exclusiva(4 OR-EX. 2)Ejemplo: 74HC86

Y = A B + A B BUFFER..!!!


0 1 1 1 0 1

1 1 0 1 0 0

1 0 1 0 1 1

A

B

Y

t

t

t

VELOCIDAD DE RESPUESTA

CONSIDERACIONES GENERALES

En general por simplicidad en el anlisis del comportamiento dedispositivos digitales se considera que las seales de entrada y salida de los mismos son ondas cuadradas de valores 0, 1 y Z(alta impedancia).

En realidad, la respuesta real es una seal cuya forma de onda dista de ser una onda cuadrada con borde abruptos.

La respuesta de la mayora de los dispositivos digitales es una onda que tarda un cierto tiempo en subir y bajar entre dos niveles de tensin ( corriente) que pueden variar segn las condiciones de operacin.Incluso puede haber oscilaciones producto de desadaptacin de cargas,fluctuacin del nivel de continua por ruido, etc.

Por simplicidad, por ahora slo se considerar que la respuesta en laamplitud de todo circuito digital ser binaria (slo 0 y 1) y la limitacin en la velocidad de respuesta contemplar slo un valor de tiempo de retardo igual para cualquier compuerta simple (AND, OR, NOR,NOT, NAND, etc.) salvo que se especifique lo contrario.



A

B

C

A

B

C

A

B

C = retardo

A

B

C

t

t

t

t

t

t


REPRESENTACIN SIMPLIFICADA DE LOS RETARDOS


A

B

C

= retardo

A

B

C

t

t

tD

ED

E t

t

Los retardos son acumulativos.En este caso existe una cascada de retardos debido a la respuestatemporal de cada componente.

COMPUERTAS REALES



A

B

C

A

B

C

= retardo

t

t

t


Las formas de onda de tensin en compuertas pueden aproximarsemejor si se considera el tiempo de subida (rise time) y el de bajada(fall time) con un valor diferente de cero.Generalmente, en las hojas de datos de los dispositivos suele utilizarseeste tipo de simplificacin.

En cambio, en los software de simulacin suele emplearse una representacin mas burda como la de considerar nulos estos tiempos.

REPRESENTACIN MASREAL DE LOS RETARDOS

VELOCIDAD DE RESPUESTACircuitos CombinatoriosCircuitos CombinatoriosREPRESENTACIN UTILIZADA EN LASHOJAS DE DATOS DELOS FABRICANTES

Esta representacin es la que aparece por ejemplo en un circuito integrado74HCT04 (sextuple inversor) del fabricante Philips donde se especifican dos tiempos diferentes de retardo:

-> Los de retardo de propagacin de la seal de salida: tPHL y tPLH (donde tPHL es el tiempo de retardo cuando la salida pasa de H a L y viceversa).

-> Los de bajada y subida de la seal de salida: tTHL y tTLHrespectivamente.

Aparecen niveles de tensin en vez de 0 y 1 L y H

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORES (MUXs)

CLASIFICACIN:ANALGICOS: Empleados generalmente

junto con conversores analgico-digitales comollaves selectoras.

DIGITALES: Aceptan slo seales digitales.

APLICACIONES:SELECTOR DE SEALES

GENERACIN DE FUNCIONES LGICAS

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORES

.

.

.

.

.

.

Entradas deseleccin

E

n

t

r

a

d

a

s

d

e

d

a

t

o

s

Salida

(n bits)

K = 2n bits

Entradas deseleccin(n bits)

Salidasde m bits

Entradasde m bitsGRUPO 0

Entradasde m bitsGRUPO 1

Entradasde m bitsGRUPO (K-1)

Hay K gruposde entradas de datos de mbits cada uno,donde: 2n = K

MUX

K:1

MUX

K:1

MUX Simple

MUX Generalizado de ancho de bus = m

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORES

Construccin de MUX 4:1 convencional con compuertas simples

NOTA: En familias lgicas se ver como implementar un MUX contecnologa CMOS mas compacto (emplea compuertas pass-gate)

MUX 4:1

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORESGENERADOR DE FUNCIONES LGICAS

m0

m1

m2

m3

A

B

Z = Funcin de (A,B)

Si m0 = 1 Z=1 cuando AB=00Si m1 = 1 Z=1 cuando AB=01Si m2 = 1 Z=1 cuando AB=10Si m3 = 1 Z=1 cuando AB=11

Z = (mintrminos de A, B)

EJEMPLO: Si m0=m1=1 y m2=m3=0 Z = /A /B + /A B = /A

MUX 4:1

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORESEJEMPLO: 74HC151

Este multiplexer esdigital.Tiene dos salidas, unanormal y la otra negada.Una entrada adicional dehabilitacin sirve paraanular la funcin deseleccin de entradas.

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORESEJEMPLO: 74HC151

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORESEJEMPLO: MULTIPLEXOR COMO SELECTOR DE SEALES

Las lneas de seleccin del MUX sirven para elegir que seal de relojva a salir por el mismo.

Esquemtico obtenidode uno de los circuitosinternos que empleanvarios productos delgica programablede la empresa Xilinxpara posibilitar ladivisin interna de laseal de reloj externa(Global clock).

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios LLAVES (SWITCHES)ANALGICASEJEMPLO: CD74HC4316

En este ejemplo el chip tiene 4 llaves analgicas comandadas digitalmenteen forma separada pudiendo manejar seales de +/- Vcc en la entradasiendo la entrada digital de 0 a Vcc.

Circuitos CombinatoriosCircuitos CombinatoriosEJEMPLO: CD74HC4316

LLAVES (SWITCHES)ANALGICAS

Tanto las llaves como los MUXsanalgicos CMOS tienen valores de Ronimportantes que dependen de las tensiones de entrada, de alimentacin,temperatura, etc. adems de generarsecrosstalk, etc.

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORES ANALGICOSEJEMPLO: 74HC4067

Este MUX admite seales analgicas.Es bidireccional, es decir, puedeusarse como DeMUX.

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios MULTIPLEXORES ANALGICOSEJEMPLO: 74HC4067

La diferencia con las llaves analgicas reside en que aqu se agregael circuito digitale de decodificacin de las entradas.

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios DeMULTIPLEXORES

.

.

.

.

.

.

Entradas deseleccin

S

a

l

i

d

a

s

s

d

e

d

a

t

o

s

Entrada

(n bits)

K = 2n bits

Entradas deseleccin(n bits)

Entradasde m bits

Salidasde m bitsGRUPO 0

Salidasde m bitsGRUPO 1

Salidasde m bitsGRUPO K-1

Hay K gruposde salidas de datos de mbits cada uno,donde: 2n = K

DeMUX

K:1

DeMUX

K:1

DeMUX Simple

DeMUX Generalizado de ancho de bus = m

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios DeMULTIPLEXORES

DeMUX 4:1

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios DeMUX - Decodificador

74HC138 A2, A1, A0 son entradas de seleccinO0 a O7 son salidas activas en bajo.

Como DeMUX la entrada es por ej. /E1 con /E2 en 0 yE3 en 1.

Como Decodificadorlas entradas debenestar: E3 = 1 y/E1 = /E2 = 0

NOTA: pueden usarse las entradas Ei que no se utilicen como entrada pueden usarse como seales de habilitacin que definen cuando el circuito funciona como tal o fuerzan a las salidas a que estn siempre en 1.

EJEMPLO COMERCIAL

Circuitos CombinatoriosCircuitos CombinatoriosCODIFICADOR DE PRIORIDAD 10 a 4

CIRCUITO ESQUEMTICO

74HC147

Tiene 9 entradas con diferente niveles de prioridad siendo la mas alta /A8y la de mas baja prioridad es /A0.Las salidas /Y3 a /Y0 forman un cdigo que identifica la entrada activa que tiene mayor prioridad en ese momento.

Las entradas se activan cuandoest en 0(nivel bajo).Las salidas son codificadas en BCDpero con nivel lgico inverso (LHHL corresponde a lanovena entrada quees la /A8 y la primeraes /A0).


TABLA DE VERDADCODIFICADOR DE PRIORIDAD 10 a 4

Si /A8 est en 0 sin importar las dems las salidas muestran 0110.Para que /A7 se considere prioritaria debe estar en 0 y /A8 en 1 y asse sigue hasta llegar a la lnea de menor prioridad que es /A0.

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios BARREL SHIFTER

Son circuitos generalmente basados en multiplexores que sirvenpara desplazar o rotar nmeros representados en formato paralelo.

Segn la funcin pueden ser desplazadores lgicos aritmticossegn como se tenga en cuenta la informacin de los carry.

Como desplazador aritmtico puede emplearse por ejemplo comoun multiplicador por un nmero de potencia de 2 (x2, x4, x8, etc.)simplemente con desplazar el dato hacia la izquierda puedeconvertirse en un divisor de un nmero potencia de 2 ( /2, /4, etc.)desplazando el dato hacia la derecha.

Como desplazador lgico (rotador) generalmente se realiza unanillo conectando el bit mas significativo con el menos significativoy rotando un dado nmero de veces al dato hacia derecha izquierda.


S1 S0 Y3 Y2 Y1 Y00 0 D3 D2 D1 D00 1 D2 D1 D0 D31 0 D1 D0 D3 D21 1 D0 D3 D2 D1

EJEMPLO DE DESPLAZADOR LGICO(ROTADOR) DE 4 BITS A IZQUIERDA

Sergio Noriega Introduccin a los Sistemas Lgicos y Digitales - 2008


Las entradas de datos A[7..0] salen por las salidas Q[7..0] en el rden que permitan lasentradas de seleccinS[2..0].

Ejemplos:S2S1S0=000 A[]Q[](no rota)S2S1S0=111A[i]=Q[i-1](rota 1 lugar a derecha)S2S1S0=100A[i]=Q[i-4](rota 4 lugares a derecha)

EJEMPLO DE DESPLAZADOR LGICO (ROTADOR) DE 8 BITS A DERECHA

Circuitos CombinatoriosCircuitos Combinatorios COMPARADOR DE MAGNITUDEJEMPLO: 74HC688

Ejemplo clsico del uso de compuertasOr-Exclusivas. Este circuito compara dos nmeros de 8bits cada uno.Si son idnticos pone la salida en bajo,caso contrario la salida est en alto.

Circuitos CombinatoriosCircuitos CombinatoriosDECODIFICADOR BCD-7SEGMENTOS

EJEMPLO: CD4511BC


Bibliografa:

Apuntes de teora: Mux-DeMux-Decodificadores. S. Noriega.

Libros: Sistemas Digitales. R. Tocci, N. Widmer, G. Moss. Ed. Prentice Hall. Diseo Digital. M. Morris Mano. Ed. Prentice Hall. 3ra edicin. Diseo de Sistemas Digitales. John Vyemura. Ed. Thomson. Diseo Lgico. Antonio Ruiz, Alberto Espinosa. Ed. McGraw-Hill. Digital Design:Principles & Practices. John Wakerly. Ed. Prentice Hall. Diseo Digital. Alan Marcovitz. Ed. McGraw-Hill. Electrnica Digital. James Bignell, R. Donovan. Ed. CECSA. Tcnicas Digitales con Circuitos Integrados. M. Ginzburg. Fundamentos de Diseo Lgico y Computadoras. M. Mano, C. Kime.

Ed. Prentice Hall. Teora de conmutacin y Diseo lgico. F. Hill, G. Peterson. Ed. Limusa

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