Módulos combinacionales básicos
Tema 7
¿Qué sabrás al final del capítulo?
Funcionamiento de los módulos
combinacionales básicos:
– Codificadores
– Decodificadores
– Multiplexores
– Demultiplexores
Implementación de funciones booleanas
mediante módulos combinacionales
Redes de módulos combinacionales
Módulos combinacionales básicos
MSI (Medium Scale of Integration)
Módulos combinacionales básicos
Bloques funcionales más complejos que las puertas lógicas que realizan una función determinada
Podemos obtenerlos a partir de puertas lógicas básicas
Se pueden utilizar para la implementación de funciones booleanas
MSI, circuitos entre 10 y 100 puertas
Pueden disponer de señales de control para controlar su funcionamiento
Tipos:– codificador
– decodificador
– multiplexor
– demultiplexor
Codificador Codificador binario
– Dispone de 2n entradas y n salidas: COD
2nxn
– La salida proporciona el código binario del
canal de entrada activado.
• Entrada activa a nivel alto: entra un 1 y el
resto son 0’s
• Salida activa a nivel alto: proporciona el
código binario de la entrada a 1.
• Entrada activa a nivel bajo: entra un 0 y el
resto son 1’s
• Salida activa a nivel bajo: proporciona el
código binario invertido de la entrada a 0E
NT
RA
DA
S
SA
LID
AS
ENTRADA DE ACTIVACION
(ENABLE)
Codificador
Implementación con puertas lógicas
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 X Y Z
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
4 5 6 7X = D + D + D + D
2 3 6 7Y = D + D + D + D
1 3 5 7Z = D + D + D + D
Codificador con entrada y salida activa a nivel alto
Codificadores
Aplicación:
– Teclado simple
Decodificador
Decodificador binario: DEC n x 2n
– Función inversa al codificador
– n entradas y 2n salidas
– Transforma el código binario de entrada en la activación
de la salida cuyo número de orden coincide con el
código
EN
TR
AD
AS
SA
LID
AS
ENTRADA DE ACTIVACIÓN
Decodificador
E A1 A0 D0 D1 D2 D3
1 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 1
0 X X 0 0 0 0
DEC 2 x 4. Entradas activas a nivel alto y
salidas activas a nivel alto
Implementación con puertas lógicas
A0
A1
D0
D1
D2
D3E 010 ·· AAED 011 ·· AAED
012 ·· AAED 013 ·· AAED
Decodificador
E A1 A0 D0 D1 D2 D3
0 0 0 0 1 1 1
0 0 1 1 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
0 1 1 1 1 1 0
1 X X 1 1 1 1
DEC 2 x 4. Entradas activas a nivel alto y
salidas activas a nivel bajo con Enable
invertido
Implementación con puertas lógicas
E
013 ·· AAED 012 ·· AAED
010 ·· AAED 011 ·· AAED
Decodificador 3x8
Ejemplo: TTL 74138 – Entradas activas a nivel alto y salidas activas a nivel bajo
– Señal de activación “Enable”, que involucra a tres pines
Multiplexor
Dispone de 2n entradas, n señales de control y una
salida: MUX 2n x 1
Su función es seleccionar la entrada indicada por
las señales de control
EN
TR
AD
AS
EN
TR
AD
AS
SA
LID
A
SA
LID
A
CONTROL CONTROL
ENTRADA DE ACTIVACIÓN
ENTRADA DE ACTIVACIÓN
Multiplexor
C1 C0 E3 E2 E1 E0 S
0 0 X X X F F
0 1 X X F X F
1 0 X F X X F
1 1 F X X X F
Implementación con puertas lógicas
0·1·30·1·20·1·10·1·0 CCECCECCECCE=S
Multiplexor 8x1
Ejemplo: TTL 74151
Demultiplexor
Dispone de 1 entrada, 2n salidas y n líneas de selección
Su función es enviar el valor presente a la entrada a uno de
los canales de salida utilizando las líneas de selección. Por
lo tanto realiza la función inversa del multiplexor.
En su implementación es muy parecido a un DEC nx2n
EN
TR
AD
A
SA
LID
AS
CONTROL
EN
TR
AD
AS
SA
LID
AS
ENTRADA DE ACTIVACION
Demultiplexor
S1 S0 E D0 D1 D2 D3
0 0 K K 0 0 0
0 1 K 0 K 0 0
1 0 K 0 0 K 0
1 1 K 0 0 0 K
Implementación con puertas lógicas
S1 S0 E
D0
D1
D2
D3
Demultiplexor con salida activa a nivel alto
Demultiplexor
S1 S0 E D0 D1 D2 D3
0 0 K K 1 1 1
0 1 K 1 K 1 1
1 0 K 1 1 K 1
1 1 K 1 1 1 K
Implementación con puertas lógicas
S1 S0 E
D0
D1
D2
D3
Demultiplexor con salida activa a nivel bajo y entrada activa a nivel bajo
Implementación de funciones con
módulos combinacionales
Implementación de funciones:
con decodificadores (I)
A B C F
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1
DEC3x8
C
B
A
0
1
2
0
1
2
3
4
5
6
7
F
Se necesitan puertas de tantas entradas como 1’s hay
Salidas activas a nivel alto => generador de minitérminos
Suma de productos = suma de minitérminos
• Si una función tiene muchos 1’s, es preferible implementar
la función complementaria, que tendrá pocos 1’s, y
finalmente complementar la complementaria.
• En la práctica esto equivale a coger un puerta NOR (OR
seguida de inversor) con los 0’s
Implementación de funciones:
con decodificadores (II)
1’s f
f’0’s
f f
0’s
OR
NOR
Implementación de funciones:
con decodificadores (III) Salidas activas a nivel bajo => generador de maxitérminos
Producto de sumas = producto de maxitérminos
A B C F
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1
DEC3x8
C
B
A
0
1
2
0
1
2
3
4
5
6
7
F0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
10 1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
Implementación de funciones:
con decodificadores (IV)
• Si una función tiene muchos 1’s, es preferible implementar la
función complementaria, que tendrá pocos 1’s, y finalmente
complementar la complementaria.
• En la práctica equivale a coger un puerta AND (NAND seguida
de inversor) con los 0’s
1’s f
f’0’s
f f0’s
NAND
AND
Implementación de funciones:
con multiplexores
8:1
MUX
1 0
1
0 0
0
1 1
0
1 2
3
4 5
6
7 S2 S1 S0
A B C
F
S1 S0
A B
4:1
MUX
0
1
2
3
C
C
01
F
A
0 0
0
0 1
1
1 1
B
0 0
1
1 0
0
1 1
C
0 1
0
1 0
1
0 1
F
1 0
1
0 0
0
1 1
C
C
0
1
F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7
¡¡¡ojo con el orden de las variables!!!
nº variables = señales de control
nº variables > señales de control
Caso 1
Con un único Mux 8x1
Con un único Mux 4x1
A B C D F
0 0 0 0 1
0 0 0 1 1
0 0 1 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 1
0 1 0 1 1
0 1 1 0 0
0 1 1 1 0
1 0 0 0 0
1 0 0 1 0
1 0 1 0 0
1 0 1 1 1
1 1 0 0 1
1 1 0 1 0
1 1 1 0 1
1 1 1 1 0
B=0, C=0
A D E0
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 0
B=0, C=1
A D E1
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
B=1, C=0
A D E2
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
B=1, C=1
A D E3
0 0 0
0 1 0
1 0 1
1 1 0
Caso 2 Implementar F con un único Mux 4x1
Redes de módulos combinacionales
Redes modulares: Decodificadores
Decodificador 3x8 a partir de
decodificadores 2x4
D0
D1
D2
D3
DEC2x4
A0
A1
A2
D4
D5
D6
D7
DEC2x4
E
E
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
0
1
Decodificador 4x16 a partir
de decodificadores 2x4
Redes Modulares: Multiplexores
Multiplexor 8x1 a partir de multiplexores 4x1 y 2x1– v1: 2 MUX 4x1 / 1 MUX 2x1
– v2:1 MUX 4x1 / 2 MUX 2x1
0
1 S
0
1 S
0
1 S
0
1 S
0
1
S0
2
3 S1
C
A B
I 0
I 1
I 2
I 3
I4
I 5
I 6
I 7
C
C
C
Z
Z(A,B,C)
MUX
4x1
MUX
4x1
MUX
2x1
MUX
2x1
MUX
2x1
MUX
2x1
MUX
2x1
MUX
4x1
B C A
Z(A3,A2,A1,A0)
Multiplexor 16x1 a partir
de multiplexores 4x1
Redes modulares:
DEC y MUX
Z(A3,A2,A1,A0)