Sistemas Electrónicos Digitales 2 o Curso Ingeniería T écnica Industrial Lógica Modular

1. Sistemas Electrónicos Digitales 2o Curso Ingeniería Técnica Industrial Lógica Modular José Luis Rosselló Sanz Grupo de Tecnología Electrónica Universitat de les Illes Balears

2. Índice • Introducción • Codificadores/Decodificadores • Multiplexores/Demultiplexores • Generadores/Comprobadores de paridad • Sumadores • Comparadores

3. Sistema Combinacional Salidas Entradas

4. Sistema secuencial Entradas Salidas Memoria

5. Sistema combinacional . . M . . . . N . . Entradas Salidas Entradas Salidas M bits N bits

6. Decodificadores a0 a1 E Q0 Q1 Q2 Q3

7. Decodificadores • Generan los productos canónicos de las variables de entrada al sistema. • Consisten en ‘n’ entradas y ‘2n’ salidas • Aplicación: Conversores de código

8. Decodificador MSI 74154

9. Decodificador 74154

10. Lógica modular con decodificadores • Problema: • Implementar, con dos decodificadores 74154 un decodificador de 5 a 32 bits

11. 74154 74154 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 A0 A1 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 A2 A3 A4 A4 E1 E0 E1 E0

12. Decodificador BCD-7 Segmentos a BCD-7 Segmentos a0 a1 a2 a3 a b c d e f g b f g c e d

13. Decodificador BCD-7 Segmentos a b f g c e d

14. Codificadores • Realizan la función inversa al decodificador • Ej: Codificación de un teclado • Codificador con prioridad • Codificador Decimal-BCD • Codificador Octal-Binario

15. Conversor Decimal-BCD Decimal-BCD 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A0 A1 A2 A3

16. Conversor Decimal-BCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A0 (LSB) A1 A2 A3 (MSB)

17. Conversor Octal-Binario Octal-BCD 0 1 2 3 4 5 6 7 A0 A1 A2

18. Conversor MSI 74x148 0 1 2 3 4 5 6 7 EI 74F148 EO 1 2 4 GS

19. Conversor de MSI 74x148

20. 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 Conversor de 16 a 4 líneas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 EI 74F148 EO 1 2 4 GS 0 1 2 3 4 5 6 7 EI 74F148 EO 1 2 4 GS A0 A1 A2 A3

21. Multiplexores • 2N canales de entrada, un canal de salida, N bits de control MUX 0 1 2 . . . . . 2N 1 2 3 . . . . N Salida

22. Multiplexor de 4 entradas de 1 bit S0 S1 I0 I1 I2 I3 Salida

23. Multiplexor 74157 74158

24. Mintérmino de control Entrada ‘i’ Implementación de funciones • Salida=Si (Ii mi EN ) • Por tanto se puede implementar cualquier función lógica F=Si (fi mi)

25. Ejemplo de implementación MUX 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 Salida f(a,b,c)= ab+ac+bc a b c

26. MUX 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 Salida F Implementación funciones de 4 variables

27. MUX 0 0 1 1 0 D 1 D 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 Salida F A B C

28. Ejercicio Implementar la función F a partir de un multiplexor de 4 bits y de la lógica necesaria

29. DEMUX 0 1 2 . . . . . 2N 1 2 3 . . . . N Entrada Demultiplexores • Un canal de entrada, 2N canales de salida, N bits de control

30. Demultiplexor de 1 línea a 4 líneas S0 S1 D0 D1 D2 D3 I0 Idéntico que el decodificador de 2 a 4

31. Demultiplexor utilizando el 74154 74154 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 A0 A1 A2 A3 S0 S1 S2 S3 Entrada E1 E0 0

32. Demultiplexor utilizando el 74154 74154 74154 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 S0 S1 S2 S3 S0 S1 S2 S3 A0 A1 A2 A3 A0 A1 A2 A3 Entrada Entrada E1 E0 E1 E0 S4

33. A0 X es 1 si el número de ‘unos’ es impar A1 A0 A1 A2 X es 1 si el número de ‘unos’ es impar A3 Generador/Comprobador de paridad

34. Generador/Comprobador de paridad74280 74280 A B C D S Par E S Impar F G H I

35. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 S2..0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Salida MUX Transmisión datos D0 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 D1 D2 D3 D4 Salida D5 D6 D7

36. Bit de paridad par MUX Transmisión datos D0 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 74280 A B C D S Par E S Impar F G H I D1 D0 D1 D2 D2 D3 D3 D4 Salida D4 D5 D5 D6 D6 0 0 S2 S1 S0

37. 1 si Impar 1 1 1 DEMUX REGISTRO 74280 0 1 2 3 4 5 6 7 S2 S1 S0 S Impar Comprobador paridad Par Entrada 0 Error

38. S A S B Cout Sumadores básicos S=AB A Cout B

39. Cin S=AB C Cout S A S B Cout Cin A B Ejercicio: Implementa un sumador completo a partir de dos semisumadores y una puerta OR

40. S A S B Cin Cout S A S B Cin Cout A0 A1 S0 S1 B0 B1 t t t t C-1 4t S A S B Cin Cout S A S B Cin Cout A3 A2 S2 S3 B2 B3 Cout Sumador de 4 bits (propag. acarreo)

41. S Ai Si Bi Ci=Gi+PiCi-1 Ci-1 Acarreo de grupo hacia adelante A3..0 +B3..0=S3..0 C0=A0B0+(A0+B0)C-1    C0=G0 + P0C-1 Pi= Ai+Bi Gi= AiBi C1=G1+P1C0= G1+P1G0+ P1P0C -1 C2=G2+P2C1= G2+P2G1+ P2P1G0+ P2P1P0C -1 C3=G3+P3G2+P3P2G1+ P3P2P1G0+ P3P2P1P0C-1

42. t t t t 3t t 2t 3t t t t t S A S B CP Cin CG S A S B CP Cin CG S A S B CP Cin CG S A S B CP Cin CG S3 A0 S0 A1 S1 A2 S2 A3 B0 B1 B2 B3 P0 P1 P2 P3 C-1 C0 C1 C2 G0 G1 G2 G3 CPG P2 , G2 P1 , G1 P0 , G0 Cin C2 CPG P3 , G3 P2 , G2 P1 , G1 P0 , G0 Cin C3 CPG P0 , G0 Cin C0 CPG P1 , G1 P0 , G0 Cin C1 Cout

43. Sumadores • Sumador de propagación del acarreo • Más pequeños • Rizo del acarreo • Tiempo de propagación Nt • Sumador de acarreo de grupo hacia adelante • Salidas sincronizadas • Tiempo de propagación fijo 3t • Ocupan más área (en proporción a N)

44. S A3..0 S3..0 B3..0 Cin Cout Sumador MSI de 4 bits(Ej. 74x83A ó 74x283) 4b 4b 4b Ejercicio: Implementar un sumador de 16 bits a partir de sumadores de 4 bits

45. Unidades lógico-aritméticas MSI OVR=1 Para desbordamiento con números con signo S0 S1 S2 OVR CIN COUT A0 F0 B0 A1 F1 B1 A2 F2 B2 A3 F3 B3 Implementar un sumador de 8 bits

46. Sumador de 8 bits S0 S1 S2 OVR CIN COUT A0 F0 B0 A1 F1 B1 A2 F2 B2 A3 F3 B3 1 1 0 1 1 0 0 S0 S1 S2 OVR CIN COUT A0 F0 B0 A1 F1 B1 A2 F2 B2 A3 F3 B3 OVR Cout A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 S0 S1 S2 S3 A4 B4 A5 B5 A6 B6 A7 B7 S4 S5 S6 S7 ¿Qué cambios introducirías para hacer un restador?

47. A Comparador básico 1 si son distintos 0 si son iguales B A0 B0 ¿A=B? A1 Comparador de dos bits B1 Comparadores

48. TODA LA INFORMACIÓN EN EL DATASHEETDEL FABRICANTE Comparador de magnitud MSI 74x85 A0 A1 A2 A3 A>B A>B A=B A=B A<B A<B B0 B1 B2 B3

49. CONFIGURACIÓN DE PINES DEL INTEGRADO: RELACIÓN CON ENTRADAS Y SALIDAS DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO: TEXTOS EN INGLÉS Comparador 74x85

50. SÍMBOLO ESQUEMÁTICO: CLÁSICO Y ESTÁNDAR IEEE Comparador 74x85