Caracteristicas de sumadores, codificadores, decodificadores, multiplexores y demultiplexores

1. Características de sumadores, codificadores, decodificadores,
multiplexores y demultiplexores
Profesor:
Carlos Hernández
Asignatura:
Sistemas Digitales I
Alumno:
José Lezama
C.I:
25.572.035

2. En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación
suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina
Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones
aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general
los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté
empleando un complemento a dos para representar números negativos el
sumador se convertirá en un sumador-restador (Adder-subtracter).
Las entradas son A,B,Cin que son la entradas de bits A y B, y Cin
es la entrada de acarreo. Por otra parte, la salida es S y Cout es la
salida de acarreo.
Sumadores

3. La forma de las funciones para el acarreo y la suma respectivamente
son:
 S = a'b'Ci + a'bCi' + ab'Ci' + abCi
 Co = a'bCi + ab'Ci + abCi' + abCi
 Co = bCi + aCi + ab
También se puede poner la salida S en función de Co:
 S = CiCo' + bCo' + aCo' + abCi
Además, como lo único que se hace para incluir el acarreo en la suma es
añadirlo a la operación, este mismo circuito se puede formar anidando dos
semisumadores, de manera que, la salida S del primer semisumador se
conecte a una de las entradas del segundo semisumador, la entrada Ci se
conecte con la otra entrada del semisumador, las salidas de acarreo se
conectan a un or para proporcionar la salida del acarreo total de la suma
(Co) y la salida S del segundo semisumador se queda como resultado total
de la operación.
Sumadores

4. El circuito sumador total típico lo encontramos en forma de 4 sumadores
completos independientes o como un sumador de 4 bits capaz de sumar
dos palabras binarias de 4 bits.
Si combinamos los circuitos sumadores totales con otros circuitos lógicos,
obtendremos:
 Sumadores-restadores
 Multiplicadores
 ALU (unidades lógicas-aritméticas de múltiples utilidades)
Sumador de dos Palabras de 4 Bits
Los 4 bits de la palabra A se introducen por sus correspondientes entradas;
análogamente, se introduce la palabra B por sus correspondientes
entradas. El acarreo de entrada lo ponemos a masa ya que no tenemos
ningún acarreo anterior.Por las salidas obtendremos el resultado de la
suma en binario. Si el resultado llevase acarreo en el último miembro, en
el acarreo de salida saldría un 1 lógico.Este es el uso más corriente que
tiene este circuito integrado.
Sumadores

5. Sumador De Dos Palabras De 8 Bits
La salida del arrastre de la suma de A con B la introducimos en la entrada
de arrastre del segundo circuito integrado, que se sumará a los bits A y B
del segundo circuito integrado, en C obtendremos la salida de acarreo
total; los acarreos intermedios se realizan directamente en el interior del
circuito integrado.
Restador De Dos Palabras de 4 Bits
Los cuatro inversores convierten la palabra B a su forma en complemento
a 1. Poner el acarreo de entrada a 1 lógico es lo mismo que si sumamos +1
al sustraendo, con esto conseguimos el complemento a 2 del sustraendo;
luego, se suman minuendo y sustraendo y hemos efectuado la resta; en
este caso, el acarreo de salida se descarta.
Sumador-Restador De Dos Palabras de 4 Bits
Hemos observado que los circuitos sumadores son bastante parecidos. Si
los combinamos de una forma adecuada, obtendremos un circuito versátil
que podrá sumar o restar a nuestra voluntad.
Sumadores

6. 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.
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. Además,
ciertas entradas pueden hacer que en la salida se presente la suma lógica
de dichas entradas, ocasionando mayor confusión. Por ello, este tipo de
codificadores es usado únicamente cuando el rango de datos de entrada
está correctamente acotado y su funcionamiento garantizado.
Codificadores

7. 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.
Codificador Decimal / BCD
Si se dispone de las señales de entrada, que corresponden a los 10
números del sistema decimal, mediante un codificador, podemos
transformarlos en código BCD. Cuando se activa una de las entradas
decimales, las salidas toman el estado correspondiente a su código BCD.
Por ejemplo, si se activa la entrada decimal 3, se produce la salida BCD
0011. Este codificador solo puede tener una entrada activa.
Codificadores

8. Usos generales de un codificador:
Normalmente se usa con cuatro propósitos claramente diferenciados: 1)
Eliminar la redundancia o todo aquello que no vaya a ser percibido por el
destinatario de la información o bien quede más allá de los objetivos de
calidad de la señal recibida, en cuyo caso se habla de codificador de
fuente; 2) Aumentar la redundancia de modo que el decodificador pueda
eventualmente detectar y corregir errores que se hayan producido en la
recepción de señales o símbolos, hablándose en este caso de codificador
de canal. 3) Para hacer que los datos codificados sean ilegibles salvo que
se conozca el código, mediante encriptadores o cifradores. 4) Permitir la
transmisión de datos sobre un canal con unos determinados recursos y
limitaciones, que correspondería en el modelo empleado en la TMC al
transmisor-codificador y que (especialmente en telecomunicaciones) es
denominado modulador.
Codificadores

9. Un decodificador o descodificador 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), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las
combinaciones posibles de entrada.
Aplicaciones para los decodificadores:
Su función principal es la de direccionar espacios de memoria. Un
decodificador de N entradas es capaz de direccionar 2N espacios de
memoria. Para poder direccionar 1kb de memoria se necesitarían 10 bits,
ya que la cantidad de salidas seria 210, igual a 1024.
De esta manera:
 Con 20 bits se tienen 220 lo que equivale a 1Mb.
 Con 30 bits se tienen 230 lo que equivale a 1Gb.
Decodificadores

10. Decodificador de 4 bits
Se utiliza para poder decodificar todas las combinaciones de 4
bits. Para cualquier código dado en las entradas solo se activa una
de las posibles dieciséis salidas. Si requerimos una salida a nivel bajo, el
decodificador de puede implementar con puertas NAND e inversores, uno
por cada salida.
Decodificador BCD a Decimal
El decodificador BCD a decimal. Convierte cada código BCD en uno de
los diez posibles dígitos decimales. El método de implementación es el
mismo que para un decodificador 4 a 16,pero con la diferencia de que las
salidas son solo 10. Obtendremos salidas activas a nivel ALTO y BAJO
implementando las funciones con puertas AND y NAND
respectivamente.
Decodificadores

11. Decodificador BCD a 7 Segmentos
Es un circuito combinacional que permite un código BCD en sus entradas
y en sus salidas activa un display de 7 segmentos para indicar un dígito
decimal. El display está formado por un conjunto de 7 leds conectados en
un punto común en su salida, bien en ánodo común ó ánodo común. El
decodificador requiere de una entrada en código decimal binario BCD y
siete salidas conectadas a cada segmento del display.
Decodificadores

12. Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y
una única salida de datos. Están dotados de entradas de control capaces de
seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su
transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.
En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo
que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de
transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de
transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan
comunicarse al mismo tiempo.
Una señal que está multiplexada debe demultiplexarse en el otro
extremo.Según la forma en que se realice esta división del medio de
transmisión, existen varias clases de multiplexación:
 Multiplexación por división de frecuencia
 Multiplexación por división de tiempo
 Multiplexación por división de código
 Multiplexación por división de longitud de onda
Multiplexores

13. Estos circuitos combinacionales poseen 2 a la n líneas de entrada de datos,
una línea de salida y n entradas de selección. Las entradas de selección
indican cuál de estas líneas de entrada de datos es la que proporciona el
valor a la línea de salida. Cada combinación de las entradas de selección
corresponde a una entrada de datos, y la salida final del multiplexor
corresponderá al valor de dicha entrada seleccionada. Para identificar la
entrada de selección más significativa, por convenio esta siempre es la
que está más arriba (de mostrarse de forma vertical) o más a la izquierda
(en horizontal), independientemente de su etiqueta identificatoria, a no ser
que se especifique lo contrario.
Multiplexores

14. En electrónica digital, es usado para el control de un flujo de información que
equivale a un conmutador. En su forma más básica se compone de dos
entradas de datos (A y B), una salida de datos y una entrada de control.
Cuando la entrada de control se pone a 0 lógico, la señal de datos A es
conectada a la salida; cuando la entrada de control se pone a 1 lógico, la señal
de datos B es la que se conecta a la salida.
El multiplexor es una aplicación particular de los decodificadores, tal que
existe una entrada de habilitación (EN) por cada puerta AND y al final se hace
un OR entre todas las salidas de las puertas AND.
La función de un multiplexor da lugar a diversas 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 puertas lógicas.
Multiplexores

15. Un demultiplexor es un circuito combinacional que tiene una entrada de
información de datos d y n entradas de control que sirven para seleccionar una
de las 2 a la n 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.
Un decodificador se convierte en un demultiplexor añadiéndole una señal más
a su circuitería interna. Si se aplica esta señal, la salida será el complemento
de dicha señal, ya que la salida es 0 si todas las entradas son 1, y aparecerá
únicamente en la línea seleccionada.
Se puede aplicar a un demultiplexor una señal de habilitación o "enable",
conectándose en cascada el decodificador con el circuito compuesto de una
puerta AND y dos puertas NOT cuyas entradas son la señal de habilitación y
el dato que queremos transmitir.
Si la entrada de habilitación es 0, la salida será el complemento del dato, es
decir, que el dato aparecerá en la línea con el código deseado. Si la entrada de
"enable" es 1, la salida será 0, se inhiben los datos en cualquier línea y todas
las entradas permanecen en 1.
Demultiplexores

16. Demultiplexor de 4 a 16 líneas
Si un valor correspondiente a un número decimal que exceda de
nueve se aplica a las entradas de un demultiplexor, la orden queda
rechazada, por lo tanto, las diez salidas quedarán a 1. Si se desea
seleccionar una de 16 líneas de salida, el sistema se ampliará
añadiendo seis puertas NAND más y se emplearán los 16 códigos
posibles con cuatro bit binarios.
El demultiplexor de 4 a 16 líneas tiene 4 líneas de selección, 16 de
salida, una entrada de "enable", una entrada de datos, una toma de
tierra y otra para la alimentación, de modo que en total se precisa
un encapsulado de 24 patillas.
También existen demultiplexores de 2 a 4 y 3 a 8 líneas
encapsulados e integrados individuales.
Un demultiplexor de 1 a 2 líneas se forma con dos puertas NAND
de otras tantas entradas. La línea de salida 0 proviene de la NAND,
cuyas entradas son la de datos y la línea A; mientras que la salida 1
está conectada a la NAND, cuyas entradas son la de datos y la
señal A. Esta última entrada se denomina de control, ya que si A es
0, en la línea 0 aparecerá el complemento del dato.
Demultiplexores

17. Demultiplexores de gran número de líneas
Si el número de salidas excede de 16 se emplean demultiplexores de 16,
8, 4 ó 2 líneas, dispuestos formando una cascada para conseguir el
número de salidas deseado.
Para construir un demultiplexor superior a 16 líneas, es necesario
combinar los distintos tipos de multiplexor de 2, 4, 8 ó 16 líneas. Este es
el caso del multiplexor de 32 líneas
Por ejemplo, para un demultiplexor de 32 líneas podemos emplear uno de
cuatro líneas del que se ramifican cuatro demultiplexores de 8 líneas,
como se indica en la figura correspondiente. Observemos que el número
total de salidas es el producto del número de líneas de los cuatro
multiplexores por el número de ellos, es decir, 4 * 8 = 32. Las líneas 0 a 7
se decodifican en el primer demultiplexor, mientras que el segundo
decodifica las ocho siguientes, y así sucesivamente.
Demultiplexores

18. Aplicaciones de los demultiplexores
La transferencia de información es una operación básica en cualquier
sistema digital. Aunque los detalles internos del registro, la forma en que
se transfiere la información desde el exterior al registro y cómo sale de
éste hacia el exterior, serán estudiados en su tema correspondiente,
consideraremos en este caso la utilización de multiplexores y
demultiplexores en el proceso de transferencia entre registros.
Demultiplexores