INTRODUCCION
LOGICA DIGITAL
Toda la electrónica digital se basa en el empleo de la lógica binaria, lógica en la que solo son posibles dos estados. Como ya se menciono anteriormente. Las variables empleadas en la electrónica digital son variables binarias, así que para poder analizar y diseñar circuitos digitales, independientemente de cual sea la tecnología empleada en su fabricación, el primer paso es dominar las reglas lógicas y aritméticas binarias que a la postre regirán el comportamiento de los circuitos digitales electrónicos.
Un digito binario se denomina bit y puede tomar valor 0 o 1. El termino bit viene de la contracción del termino ingles binary digit (digito binario), el bit también se puede definir como la unidad de información mas pequeña con la que es posible trabajar o se puede almacenar. Los valores 0 y 1 que toman las variables binarias se denominan valores lógicos. La combinación mediante unas ciertas reglas de los dos estados posibles de las variables binarias para representar números o símbolos da lugar a los códigos binarios. La combinación mediante unas ciertas reglas de los dos estados posibles de las variables binarias para representar números o símbolos da lugar a los códigos binarios.
Para representar el cero y el uno lógicos se suelen emplear tensiones. Lo ideal seria emplear un valor de tensión para el estado bajo 0 (L), por ejemplo, 0 V, y otro para el estado alto, 1(H), Por ejemplo, 5 V. pero esto no es exactamente así, lo que se asigna tanto al estado bajo como al alto es un margen de tensiones comprendidos entre unos valores mínimo y máximo especificados, como puede verse en la Figura
1. el limite inferior del margen de tensiones que se utiliza para representar el estado bajo se denomina VL (min) y su limite superior VL (max). Para el estado alto, los limites del margen de tensiones que lo representan se denominan; VH (min). El limite inferior y VH (max), el límite superior. Los valores de estos límites así como la amplitud del margen de tensiones que representan a los dos estados varían en función de la tecnología utilizada para construir los circuitos digitales. Estos márgenes de tensiones que se emplean
pararepresentar el cero y el uno lógicos reciben el nombre de niveles lógicos.
Para referirse a los dos estados posibles en un sistema digital a veces se emplean los términos nivel activo o de trabajo y nivel de reposo. El nivel de activo o de trabajo es aquel nivel, que cuando una señal del sistema digital lo toma, lleva a cabo la misión que se le ha asignado a esa señal durante el diseño del sistema al que pertenece. Por el contrario, cuando esa misma señal toma el nivel de reposo no llevara a cabo esa misión. No existe una correspondencia única entre nivel activo y nivel de reposo por un lado y el cero y el uno lógicos por otro. Se pueden encontrar casos en los que al nivel de reposo le corresponde el cero lógico y al nivel activo el uno lógico. Y viceversa. De hecho la correspondencia entre uno y otros da lugar a dos tipos de lógica digital: la lógica positiva y la lógica negativa. Se dice que una señal emplea trabaja con lógica positiva cuando para ella el nivel de reposo se corresponde con el cero lógico y el nivel activo con el uno lógico. En caso contrario, cuando el nivel de reposo se corresponde con el uno lógico y el nivel activo con el cero lógico se dice que la señal trabaja con lógica negativa. Es bastante común que dentro de un mismo sistema electrónico digital para una serie de señales el nivel activo sea el uno lógico, es decir, trabajen con lógica positiva, y que para otras el nivel activo sea el cero lógico, es decir trabajen con lógica negativa, esto no implica que el diseño sea mas complejo, al contrario, cuando se hace esto es precisamente para facilitar el diseño del sistema.
El codificador
Un codificador es un circuito combinacional con dos veces más entradas que salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada. Es decir el código de salida indica que entrad es la que esta activa, Los primeros solo admiten una entrada activada, codificando en la salida el valor binario de la misma y cero cuando no existe ninguna activa.
Para denominar a los decodificadoresse puede emplear un sistema análogo al de los decodificadores refiriéndose a su numero de entradas y salidas; así un decodificador que tuviera 4 entradas y 2 salidas seria un codificador 4:2 su símbolo y estructura seria la siguiente
Decodificador
Un descodificador o decodificador 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. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar como descodificador / desmultiplexor. Esto es debido a que un desmultiplexor puede comportarse como un descodificador.
Si por ejemplo tenemos un descodificador de 2 entradas con 22=4 salidas, en el que las entradas, su funcionamiento sería el que se indica en la siguiente tabla, donde se ha considerado que las salidas Si se activan por bajo o cero lógico:
Un tipo de descodificador muy empleado es el de siete segmentos. Este circuito descodifica la información de entrada en BCD a un código de siete segmentos adecuado para que se muestre en un visualizador de siete segmentos.
Aplicaciones del Descodificador.
Su función principal es la de direccionar espacios de memoria. Un descodificador de N entradas puede direccionar 2N espacios de memoria.
Para poder direccionar 1kb de memoria necesitaría 10 bits, ya que la cantidad de salidas seria 210, igual a 1024.
De esta manera: Con 20 bits => 220 = 1Mb; Con 30 bits => 230 = 1Gb, etc
Este dispositivo tiene varias salidas, y se activará aquella que establezca el código aplicado a la entrada.
Con un código de n bits se pueden encontrar 2n posibles combinaciones. Si se tienen 3 bits (3 entradas) serán posibles 23 = 8 combinaciones.
Una combinación en particular activará sólo una salida.
Por ejemplo: Para activar la salida Q2 hay que poner en la entrada el equivalente al número 2 en binario (102).En un decodificador de 2 a 4 (se tienen 2 pines o patitas de entrada y 4 pines o patitas de salida). En la entrada se pone el código en binario (00, 01, 10, 11), que hará que se active sólo una salida de las cuatro posibles.
Observando con atención el gráfico se puede ver que en la entrada E y en todas las salidas Q, hay una pequeña esfera o bolita. Esta esfera indica que la entrada (en el caso de E) y las salidas, son activas en bajo. Con esto se quiere decir que cuando se pone A0 = 0 y A1 = 0 y estamos escogiendo la salida Q0, ésta tendrá un nivel de tensión bajo, mientras que todas las otras salidas (Q1, Q2 y Q3) estarán en nivel alto.De igual manera cuando la entrada E está en nivel bajo (activo en bajo), el decodificador está habilitado. Si está en nivel alto, el decodificador está inhabilitado y ninguna entrada en A0 y A1 tendrá efecto. Ver la tabla de verdad siguiente:
Aplicaciones del Descodificador.
Su función principal es la de direccionar espacios de memoria. Un descodificador de N entradas puede direccionar 2N espacios de memoria.
Para poder direccionar 1kb de memoria necesitaría 10 bits, ya que la cantidad de salidas seria 210, igual a 1024.
De esta manera: Con 20 bits => 220 = 1Mb; Con 30 bits => 230 = 1Gb, etc
Este dispositivo tiene varias salidas, y se activará aquella que establezca el código aplicado a la entrada.
Con un código de n bits se pueden encontrar 2n posibles combinaciones. Si se tienen 3 bits (3 entradas) serán posibles 23 = 8 combinaciones.
Una combinación en particular activará sólo una salida.
Por ejemplo: Para activar la salida Q2 hay que poner en la entrada el equivalente al número 2 en binario (102).En un decodificador de 2 a 4 (se tienen 2 pines o patitas de entrada y 4 pines o patitas de salida). En la entrada se pone el código en binario (00, 01, 10, 11), que hará que se active sólo una salida de las cuatro posibles.
Observando con atención el gráfico se puede ver que en la entrada E y en todas las salidas Q, hay una pequeña esfera o bolita. Esta esfera indica que la entrada (en el caso de E) y las salidas, son activas en bajo. Con esto se quiere decir que cuando se pone A0 = 0 y A1 = 0 y estamos escogiendo la salida Q0, ésta tendrá un nivel de tensión bajo, mientras que todas las otras salidas (Q1, Q2 y Q3) estarán en nivel alto.De igual manera cuando la entrada E está en nivel bajo (activo en bajo), el decodificador está habilitado. Si está en nivel alto, el decodificador está inhabilitado y ninguna entrada en A0 y A1 tendrá efecto. Ver la tabla de verdad siguiente:
También existen decodificadores de 3 a 8 ( 3 entradas a 8 salidas), de 4 a 16 (4 entradas a 16 salidas), etc.
Vamos a estudiar, en éste capítulo, una serie de circuitos combinatorios relacionados con la transferencia de información; es decir, analizaremos la situación de tener varias señales binarias a una red digital.
Mediante una señal de control deseamos seleccionar una de las entradas y que ésta aparezca a la salida. Haciendo una analogía eléctrica, podemos comparar un multiplexor con un conmutador de varias posiciones, de manera que, situando el selector en una de las posibles entradas, ésta aparecerá en la salida.
Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una salida de datos, y 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 a la salida que es única.
La entrada seleccionada viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos (1) lógicos en las entradas de control. La cantidad que necesitaremos será igual a la potencia de 2 que resulte de analizar el número de entradas. Así, por ejemplo, a un multiplexor de 8 entradas le corresponderán 3 de control.
Podemos decir que la función de un multiplexor consiste en seleccionar una de entre un número de líneas de entrada y transmitir el dato de un canal de información único. Por lo tanto, es equivalente a un conmutador de varias entradas y una salida.
La entrada seleccionada viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos (1) lógicos en las entradas de control. La cantidad que necesitaremos será igual a la potencia de 2 que resulte de analizar el número de entradas. Así, por ejemplo, a un multiplexor de 8 entradas le corresponderán 3 de control.
Podemos decir que la función de un multiplexor consiste en seleccionar una de entre un número de líneas de entrada y transmitir el dato de un canal de información único. Por lo tanto, es equivalente a un conmutador de varias entradas y una salida.
Dentro de un multiplexor hay que destacar tres tipos de señales: los datos de entrada, las entradas de control y la salida
El diseño de un multiplexor se realiza de la misma manera que cualquier sistema combinatorio desarrollado hasta ahora. Veamos, como ejemplo, el caso de un multiplexor de cuatro entradas y una salida que tendrá, según lo dicho anteriormente, dos entradas de control. Esta tabla de verdad define claramente cómo, dependiendo de la combinación de las entradas de control, a la salida se transmite una u otra entrada de las cuatro posibles. Así:
El diseño de un multiplexor se realiza de la misma manera que cualquier sistema combinatorio desarrollado hasta ahora. Veamos, como ejemplo, el caso de un multiplexor de cuatro entradas y una salida que tendrá, según lo dicho anteriormente, dos entradas de control. Esta tabla de verdad define claramente cómo, dependiendo de la combinación de las entradas de control, a la salida se transmite una u otra entrada de las cuatro posibles. Así:
Si deducimos de esta tabla de verdad la expresión booleana que nos dará la función salida, tendremos la siguiente ecuación:
S = (/A*/B*I0) + (/A*B*I1) + (A*/B*I2) + (A*B*I3)
Con la que podremos diseñar nuestro circuito lógico.
La estructura de los multiplexores es siempre muy parecida a esta que hemos descrito, aunque a veces se añade otra entrada suplementaria de validación o habilitación, denominada «strobe» o «enable» que, aplicada a las puertas AND, produce la presentación de la salida.
S = (/A*/B*I0) + (/A*B*I1) + (A*/B*I2) + (A*B*I3)
Con la que podremos diseñar nuestro circuito lógico.
La estructura de los multiplexores es siempre muy parecida a esta que hemos descrito, aunque a veces se añade otra entrada suplementaria de validación o habilitación, denominada «strobe» o «enable» que, aplicada a las puertas AND, produce la presentación de la salida.
Tipos de multiplexores
Dentro de la gran variedad de multiplexores que existen en el mercado, hay varios tipos que conviene destacar a causa de su gran utilidad en circuitos digitales, éstos son:
Dentro de la gran variedad de multiplexores que existen en el mercado, hay varios tipos que conviene destacar a causa de su gran utilidad en circuitos digitales, éstos son:
Multiplexor de 8 entradas.
Multiplexor de 16 entradas.
Doble multiplexor de 4 entradas.
Dentro del primer tipo podemos hacer la distinción entre tener la entrada de «strobe» o no. La tecnología utilizada para su diseño es TTL, de alta integración, y la potencia que disipan suele ser de unos 150 mW. El tiempo de retardo típico es de unos 25 nanosegundos y tienen un "fan - out" de 10. Normalmente, estos circuitos suelen darnos dos tipos de salida: una afirmada y la otra negada.
En cuanto al segundo tipo de multiplexores, señalaremos que se diferencian de los primeros en el número de entradas, que es el doble, y que no existe la posibilidad de tener dos salidas, sino que sólo podemos optar por la negada y, en consecuencia, a la salida únicamente se tendrán los datos de la entrada complementados. La potencia de disipación para estos multiplexores viene a ser de aproximadamente unos 200 mW. El tiempo de retardo y el "fan - out" son más o menos iguales que en el caso del multiplexor de 8 entradas.
Diagrama básico de un multiplexor de 16 entradas y 2 señales de control
En la ilustración correspondiente podemos ver un multiplexor de 16 entradas, donde, si hacemos 0 el «strobe», en la salida se obtiene el dato negado de la entrada seleccionada mediante las cuatro entradas de control.
En el último de los tipos, dentro del mismo encapsulado del circuito integrado, tenemos dos multiplexores de cuatro entradas de datos: dos de control y una señal de «strobe» cada uno.
Multiplexor de 16 entradas.
Doble multiplexor de 4 entradas.
Dentro del primer tipo podemos hacer la distinción entre tener la entrada de «strobe» o no. La tecnología utilizada para su diseño es TTL, de alta integración, y la potencia que disipan suele ser de unos 150 mW. El tiempo de retardo típico es de unos 25 nanosegundos y tienen un "fan - out" de 10. Normalmente, estos circuitos suelen darnos dos tipos de salida: una afirmada y la otra negada.
En cuanto al segundo tipo de multiplexores, señalaremos que se diferencian de los primeros en el número de entradas, que es el doble, y que no existe la posibilidad de tener dos salidas, sino que sólo podemos optar por la negada y, en consecuencia, a la salida únicamente se tendrán los datos de la entrada complementados. La potencia de disipación para estos multiplexores viene a ser de aproximadamente unos 200 mW. El tiempo de retardo y el "fan - out" son más o menos iguales que en el caso del multiplexor de 8 entradas.
Diagrama básico de un multiplexor de 16 entradas y 2 señales de control
En la ilustración correspondiente podemos ver un multiplexor de 16 entradas, donde, si hacemos 0 el «strobe», en la salida se obtiene el dato negado de la entrada seleccionada mediante las cuatro entradas de control.
En el último de los tipos, dentro del mismo encapsulado del circuito integrado, tenemos dos multiplexores de cuatro entradas de datos: dos de control y una señal de «strobe» cada uno.
Doble multiplexor de cuatro entradas donde las señales de control son comunes
Las entradas de control son comunes para ambos multiplexores, como podemos ver en el circuito de la figura. Al igual que los anteriores, se suelen realizar con tecnología TTL de alta integración, y tienen una disipación media de unos 180 mW.
Con estos tres tipos de multiplexores trabajaremos habitualmente, incluso en el caso de tener que emplear algún otro de orden superior, es decir, con mayor número de entradas. Para ello, necesitaremos utilizar más de un multiplexor de los descritos anteriormente.
Multiplexor de 32 entradas construido a partir de cuatro multiplexores de 8 entradas y uno de 4 entradas
La forma de conectarlos entre sí depende de la aplicación concreta de que se trate, pero siempre habrá que disponer de más de una etapa de multiplexores, lo cual acarrea un tiempo de retardo. Así, por ejemplo, para seleccionar un dato de entre las 32 entradas de que disponemos, deberemos diseñar un sistema análogo al representado en la figura correspondiente.
El primer multiplexor de 8 entradas sitúa secuencialmente los datos de entrada I0 a I7 en la línea de salida de éste, a medida que el código de las señales de control va variando. Análogamente, el segundo multiplexor, también de 8 entradas, transmitirá los datos I8 a I15 a su línea de salida, dependiendo de las señales de control.
Diagrama de conexión de un circuito integrado que contiene un multiplexor de 8 entradas y señal de>
Estas entradas de control están unidas entre sí de manera que cuando, por ejemplo, aparece en la línea de salida del primer multiplexor I1, en la salida del segundo estará I9, en la del tercero I17 y en la del último I25. Si queremos sacar a la salida del conjunto de multiplexores cualquiera de las líneas de salida anteriormente citadas, necesitaremos utilizar un multiplexor de 4 entradas y, con sus señales de control, activaremos la entrada que nosotros deseemos. Así, por ejemplo, para tener en la salida final la línea de entrada I1, habría que poner en el último multiplexor de 4 entradas la combinación 00 en sus señales de control.
Por último, destacaremos que los multiplexores, además de seleccionar datos, tienen otras aplicaciones importantes, a saber:
- La conversión paralelo - serie. Como puede ser conducir la salida en paralelo de un ordenador hacia un terminal remoto a través de una línea de transmisión serie.
- La generación de funciones para lógica combinatoria.
Las entradas de control son comunes para ambos multiplexores, como podemos ver en el circuito de la figura. Al igual que los anteriores, se suelen realizar con tecnología TTL de alta integración, y tienen una disipación media de unos 180 mW.
Con estos tres tipos de multiplexores trabajaremos habitualmente, incluso en el caso de tener que emplear algún otro de orden superior, es decir, con mayor número de entradas. Para ello, necesitaremos utilizar más de un multiplexor de los descritos anteriormente.
Multiplexor de 32 entradas construido a partir de cuatro multiplexores de 8 entradas y uno de 4 entradas
La forma de conectarlos entre sí depende de la aplicación concreta de que se trate, pero siempre habrá que disponer de más de una etapa de multiplexores, lo cual acarrea un tiempo de retardo. Así, por ejemplo, para seleccionar un dato de entre las 32 entradas de que disponemos, deberemos diseñar un sistema análogo al representado en la figura correspondiente.
El primer multiplexor de 8 entradas sitúa secuencialmente los datos de entrada I0 a I7 en la línea de salida de éste, a medida que el código de las señales de control va variando. Análogamente, el segundo multiplexor, también de 8 entradas, transmitirá los datos I8 a I15 a su línea de salida, dependiendo de las señales de control.
Diagrama de conexión de un circuito integrado que contiene un multiplexor de 8 entradas y señal de
Estas entradas de control están unidas entre sí de manera que cuando, por ejemplo, aparece en la línea de salida del primer multiplexor I1, en la salida del segundo estará I9, en la del tercero I17 y en la del último I25. Si queremos sacar a la salida del conjunto de multiplexores cualquiera de las líneas de salida anteriormente citadas, necesitaremos utilizar un multiplexor de 4 entradas y, con sus señales de control, activaremos la entrada que nosotros deseemos. Así, por ejemplo, para tener en la salida final la línea de entrada I1, habría que poner en el último multiplexor de 4 entradas la combinación 00 en sus señales de control.
Por último, destacaremos que los multiplexores, además de seleccionar datos, tienen otras aplicaciones importantes, a saber:
- La conversión paralelo - serie. Como puede ser conducir la salida en paralelo de un ordenador hacia un terminal remoto a través de una línea de transmisión serie.
- La generación de funciones para lógica combinatoria.
Una de las aplicaciones más características de los decodificadores era su transformación en los circuitos digitales denominados demultiplexores.
Un demultiplexor consta de una entrada de datos, varias señales de control y las líneas de salida
El demultiplexor es un circuito destinado a transmitir una señal binaria a una determinada línea, elegida mediante un seleccionador, de entre las diversas líneas existentes. El dispositivo mecánico equivalente a un demultiplexor será un conmutador rotativo unipolar, de tantas posiciones como líneas queramos seleccionar. El seleccionador determina
el ángulo de giro del brazo del conmutador.
La analogía mecánica de un demultiplexor es un selector con una entrada y varias posiciones de salida
El demultiplexor es un circuito destinado a transmitir una señal binaria a una determinada línea, elegida mediante un seleccionador, de entre las diversas líneas existentes. El dispositivo mecánico equivalente a un demultiplexor será un conmutador rotativo unipolar, de tantas posiciones como líneas queramos seleccionar. El seleccionador determina
el ángulo de giro del brazo del conmutador.
La analogía mecánica de un demultiplexor es un selector con una entrada y varias posiciones de salida
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.
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.
Veamos, de otra manera, en qué consiste la función de un circuito demultiplexor. Estos son circuitos que realizan una función contraria a la de los multiplexores, es decir, tienen una única entrada de datos que, mediante unas entradas de control, se pone en comunicación con una de entre varias salidas de datos. La salida concreta seleccionada depende de la combinación de valores lógicos presentada en las entradas de control.
De la definición ya se desprende que cualquier decodificador que excite sólo una salida entre varias, y esté provisto de entrada de inhibición o "enable", puede utilizarse como demultiplexor, ya que las entradas del código se pueden emplear como entradas de control y la señal de inhibición como entrada de datos.
Por el contrario, los decodificadores del tipo BCD a 7 segmentos que dan varias de sus salidas para cada combinación de entrada, no pueden ser utilizados como demultiplexores.
En la práctica, no existen circuitos integrados demultiplexores, sino que se fabrican circuitos decodificadores/demultiplexores, que en realidad son decodificadores con entrada de inhibición ("enable" o "strobe"). En la figura se muestra la construcción mediante puertas lógicas de un decodificador/demultiplexor de 2 a 4 líneas.
A continuación, veremos el funcionamiento de un decodificador como demultiplexor. Suponemos que se ha representado una combinación de entradas, como por ejemplo 1 0 1, es decir, A /B C, y con ellas se selecciona la salida número 5. Cuando se ponga 1 en la entrada de "enable" se tendrá 1 en la salida 5, y cuando se ponga 0 en la señal de "strobe" aparecerá 0 en 5, es decir, que la salida sigue a la entrada de datos y ésta es, precisamente, la función del demultiplexor.
Dentro de los demultiplexores existen varios tipos característicos y utilizados dentro de nuestro PC. Describamos algunos de ellos.
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 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.
Para el valor de las señales de control del demultiplexor de cuatro líneas igual a 01, las líneas 8 a 15 se decodifican secuencialmente a medida que las señales de control A B C pasan desde 0 0 0 hasta 1 1 1. Por ejemplo, la línea 12 se decodificará con la selección de todas las señales de control de los demultiplexores de cuatro y ocho líneas, con el siguiente resultado 0 1 1 0 0, que no es más que la representación binaria del número decimal 12.
Puesto que en un encapsulado hay dos demultiplexores de 2 a 4 líneas, para el sistema representado se necesitará el equivalente a 4,5 encapsulados. Este mismo sistema se puede lograr con un demultiplexor de 8 líneas y ocho de 4 líneas o con uno de 2 líneas y dos de 16. El diseño más apropiado viene determinado por el coste total.
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.
Una de las aplicaciones es la transferencia de datos desde un registro
Según el valor de la señal de control, se selecciona qué entrada pasa a la salida del multiplexor. Cuando se aplique el pulso de transferencia al registro, dicha señal de salida pasa al registro.
Análogamente, podemos plantearnos el circuito demultiplexor para varios bits.
De la definición ya se desprende que cualquier decodificador que excite sólo una salida entre varias, y esté provisto de entrada de inhibición o "enable", puede utilizarse como demultiplexor, ya que las entradas del código se pueden emplear como entradas de control y la señal de inhibición como entrada de datos.
Por el contrario, los decodificadores del tipo BCD a 7 segmentos que dan varias de sus salidas para cada combinación de entrada, no pueden ser utilizados como demultiplexores.
En la práctica, no existen circuitos integrados demultiplexores, sino que se fabrican circuitos decodificadores/demultiplexores, que en realidad son decodificadores con entrada de inhibición ("enable" o "strobe"). En la figura se muestra la construcción mediante puertas lógicas de un decodificador/demultiplexor de 2 a 4 líneas.
A continuación, veremos el funcionamiento de un decodificador como demultiplexor. Suponemos que se ha representado una combinación de entradas, como por ejemplo 1 0 1, es decir, A /B C, y con ellas se selecciona la salida número 5. Cuando se ponga 1 en la entrada de "enable" se tendrá 1 en la salida 5, y cuando se ponga 0 en la señal de "strobe" aparecerá 0 en 5, es decir, que la salida sigue a la entrada de datos y ésta es, precisamente, la función del demultiplexor.
Dentro de los demultiplexores existen varios tipos característicos y utilizados dentro de nuestro PC. Describamos algunos de ellos.
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 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.
Para el valor de las señales de control del demultiplexor de cuatro líneas igual a 01, las líneas 8 a 15 se decodifican secuencialmente a medida que las señales de control A B C pasan desde 0 0 0 hasta 1 1 1. Por ejemplo, la línea 12 se decodificará con la selección de todas las señales de control de los demultiplexores de cuatro y ocho líneas, con el siguiente resultado 0 1 1 0 0, que no es más que la representación binaria del número decimal 12.
Puesto que en un encapsulado hay dos demultiplexores de 2 a 4 líneas, para el sistema representado se necesitará el equivalente a 4,5 encapsulados. Este mismo sistema se puede lograr con un demultiplexor de 8 líneas y ocho de 4 líneas o con uno de 2 líneas y dos de 16. El diseño más apropiado viene determinado por el coste total.
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.
Una de las aplicaciones es la transferencia de datos desde un registro
Según el valor de la señal de control, se selecciona qué entrada pasa a la salida del multiplexor. Cuando se aplique el pulso de transferencia al registro, dicha señal de salida pasa al registro.
Análogamente, podemos plantearnos el circuito demultiplexor para varios bits.
