M. C. Felipe Santiago EspinosaCubículo 19

Instituto de Electrónica y Mecatrónicafsantiag@mixteco.utm.mx

Abril 2018

Circuitos lógicos de Mediana Escala de Integración (MSI)

1

Contenido

2

En esta presentación se revisan algunos circuitos MSI combinacionales típicos, incluyendo: Sumadores Multiplexores Restadores Decodificadores/Codificadores Comparadores

Sumadores

3

El medio sumador (HA) es una red lógica combinacional que suma dos datos binarios de un bit, produciendo como salidas a la suma y al bit de acarreo.

Es medio sumador porque no tiene acarreo de entrada.

X Y CO HS

0 0 0 0

0 1 0 1

1 0 0 1

1 1 1 0

Sumadores

4

Un sumador completo (FA) es una red lógica combincional con 3 entradas y 2 salidas.

CIN X Y COUT S

0 0 0 0 0

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 0 1

1 0 1 1 0

1 1 0 1 0

1 1 1 1 1

Sumador

5

El circuito 74LS83 es un sumador completo de 4 bits:

Señales DescripciónC0 Acarreo de entrada

A Primer operando

B Segundo operando

Ʃ Resultado o suma

C4 Acarreo de salida

74LS83

6

Sumador

7

A110 S1 9

A28 S2 6

A33 S3 2

A41 S4 15

B111

B27

B34

B416

C013 C4 14

U1

74LS83

1111

1001

1010

1

0

Sumador

8

TAREA 1: Diseñar un sumador de 16 bits con base en el 74LS83 y

realizar la simulación en Proteus.

Multiplexores / Demultiplexores

9

Un multiplexor o selector de datos es un dispositivo modular que selecciona una de varias líneas de entrada para que se envíe a una salida única.

El demultiplexor realiza la operación inversa, acepta una línea de entrada y la guía hacia alguna de varias líneas de salida.

Multiplexores

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En un multiplexor de n líneas a 1, se designa una de las n líneas de entrada (Dn-1, Dn-2,...D0) para conectarse a una única salida Y mediante un código de selección (Sk-1,...,S0), donde n=2k

Por ejemplo el multiplexor de 4 a 1

Multiplexores comerciales

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74LS150 es un multiplexor de 16 a 1, con salida negada y terminal de habilitación.

74LS151 es un multiplexor de 8 a 1, con salidas normal y complementaria, así como una terminal de habilitación.

74LS153 posee 2 multiplexor de 4 a 1, los bits de selección son comunes, por lo que puede verse como un multiplexor de 2 bits, también tiene una terminal de habilitación.

74LS157 incluye 4 multiplexores de 2 a 1, con terminal de habilitación y bis de selección comunes, por lo que se puede ver como un MUX de 4 bits.

74LS150

12

La salida es el negado de la entrada seleccionada.

74LS151

13

7ALS153 Mux de 4 a 1

14

7ALS157 Mux de 2 a 1

15

Multiplexores

16

Una aplicación de los muliplexores es la realización de funciones de conmutación (funciones lógicas).

Para ello, las terminales de selección se emplean como las entradas de la función y las líneas de datos se pondrán en alto o en bajo de acuerdo con la especificación de la función.

Ejemplo: Realizar con multiplexores la siguiente función:

Son 3 entradas, 8 posibles combinaciones, por lo que se requiere un multiplexor de 8 a 1.

5,3,2,0,, 123 mdddF

Multiplexores

17

d3 d2 d1 f  Mux0 0 0 1 D00 0 1 0 D10 1 0 1 D20 1 1 1 D31 0 0 0 D41 0 1 1 D51 1 0 0 D61 1 1 0 D7

5,3,2,0,, 123 mdddF

X04

X13

X22

X31

X415

X514

X613

X712

A11

B10

C9

E7

Y 5

Y 6

U1

74151

1

000

Multiplexores

18

Es posible emplear un multiplexor de 4 a 1 (74LS153) si se utiliza una entrada como dato del multiplexor, para el ejemplo:

Considerando d3 y d2 como entradas de selección y d1 como una entrada al multiplexor, se tiene:

d3 d2 d1 f  Mux0 0 0 1 D0 = d1'0 0 1 00 1 0 1 D1 = 10 1 1 11 0 0 0 D2 = d11 0 1 11 1 0 0 D3 = 01 1 1 0

5,3,2,0,, 123 mdddF

11

10

1X06 1Y 7

1X15

1X24

1X33

2X010 2Y 9

2X111

2X212

2X313

A14

B2

1E1

2E15

U1

74153

U2

NOT

d3d2

d1

1

1111

X04

X13

X22

X31

X415

X514

X613

X712

A11

B10

C9

E7

Y 5

Y 6

U1

74151

X04

X13

X22

X31

X415

X514

X613

X712

A11

B10

C9

E7

Y 5

Y 6

U2

74151

U3

OR

U4

NOT

Por otro lado, si se requiere el número de entradas, se utilizan dos multiplexores combinados con la terminal de habilitación.

Por ejemplo:

19

15,13,10,7,5,1,,, mdcbaF

¿Cómo queda el circuito si sólo se emplea un MUX de 8 a 1?

¿Es posible emplear únicamente un MUX de 4 a 1?

Multiplexores

20

TAREA 2: Para la siguiente función de conmutación:

Diseñe el circuito y simule en proteus empleando:a) Un MUX de 16 a 1 (74150), generar la salida correcta

teniendo en cuenta que el MUX proporcina el negado de la entrada seleccionada.

b) Un Mux de 8 a 1 (74151) más la lógica necesaria.c) Un Mux de 4 a 1 (74143) más la lógica necesaria.

13,11,7,5,3,2,,, mdcbaF

Restador Al combinar un sumador con un multiplexor e inversores, se

puede crear un circuito sumador-restador.

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A110 S1 9

A28 S2 6

A33 S3 2

A41 S4 15

B111

B27

B34

B416

C013 C4 14

U1

74LS83

1000

0001

1

0

1

1

1

1

1A2 1Y 4

1B3

2A5 2Y 7

2B6

3A11 3Y 9

3B10

4A14 4Y 12

4B13

A/B1

E15

U2

74157

1 2

3 4

5 6

13 12

SEL

A

B

Codificadores/Decodificadores

22

Un decodificador es un generador de mintérminos, tiene n líneas de entrada y 2n líneas de salida.

Los decodi f icadores se ut i l izan para seleccionar memorias u otros dispositivos o generar códigos de interés.

Los decodificadores también sueles ser llamados demultiplexores.

El codificador evalúa su entrada para caracterizarla y producir una salida más simple.

23

Decodificador de 3 a 8: Únicamente una de la s 8

salidas está activa. Las entradas determinan la

salida activa.

Codificadores/Decodificadores

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Decodificador 74LS138

Las salidas son activas en bajo, es decir, se tiene un cero en la salida seleccionada.

Codificadores/Decodificadores

Codificadores/Decodificadores Otros decodificadores comerciales son:

El circuito 74139 contiene dos decodificadores de 2 a 4 con entradas de habilitación independientes.

El 74154 es un decodificador de 4 entradas a 16 salidas, con dos terminales de habilitación.

El 7442 es un decodificador BCD, es decir, en sus 4 entradas sólo acepta como válidas las combinaciones del 0 al 9 y tiene 10 salidas, activando una a la vez.

25

26

Una aplicación de los decodificadores es la creación de bancos de memorias.

Codificadores/Decodificadores

27

Aunque no es su uso, con un decodificador también se pueden reaizar funciones de conmutación.

0,1,4,6,7,, mzyxf

A1

B2

C3

E16

E24

E35

Y0 15

Y1 14

Y2 13

Y3 12

Y4 11

Y5 10

Y6 9

Y7 7

U1

74LS138

U7

OR_5

1

000

Codificadores/Decodificadores

28

Los circuitos 74LS47 y 74LS48 son decodificadores de BCD a 7 segmentos.

Codificadores/Decodificadores

29

El circuito 74LS148 es un codificador de prioridad con 8 entradas y 3 salidas, ambas activas en bajo.

Si dos o más entradas están activas, el circuito indica cuál es la entrada activa de mayor prioridad.

Codificadores/Decodificadores

30

Codificadores/Decodificadores

31

Codificador de 8 a 3, indica cuál de 8 entradas está activa.

Codificadores/Decodificadores

Comparadores

32

Los comparadores son circuitos aritméticos que determinan la relación que existe entre la magnitud de 2 números binarios.

Es decir, en un comparador se implementan los operadores relacionales: >, < e =.

Ejercicio: Diseñar un comparador 2 bits.

Comparadorde

2 bits

A2A1

B2B1

A > B

A = B

A < B

Comparadores

33

El 74LS85 es un comparador de 4 bits, recibe 2 operandos de 4 bits (A y B) y tiene 3 salidas lógicas: A>B, A<B y A=B.

Tiene entradas de >, < e = para una conexión en cascada.

Comparadores

34

xcxc

Comparadores

35

010

0000

0

0

00

A

B

A010

A112

A213

A315

B09

B111

B214

B31

A<B2 QA<B 7

A=B3 QA=B 6

A>B4 QA>B 5

U1

7485

Comparadores

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TAREA 3: Diseñar un comparador de 8 bits con base en el 74LS85 y

realizar la simulación en Proteus.