Codificador Multiplex

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CODIFICADORESIntroduccinI.a definicin ms extendida de los codificadores es que son circuitos combinacionales con 2" entradas y n salidas (aunque en la prctica, algunos modelos tienen menos entradas). A cada una de las entradas se les asigna un nmero de activacin de cada una de dichas entradas produce una combinacin binaria de salida correspondiente a dicha entrada.De una forma ms sencilla se puede decir que la funcin que realizan los Cl MSI codificadores es producir combinaciones binarias correspondientes a la activacin de diferentes entradas que expresan informacin decimal; pasan de unos datos en sistema decimal a binario

A nivel de Cl LSI, existe tambin lo que se llaman codificadores ASCII, utilizados en los ordenadores como interfaz entre el teclado y el sistema procesador. Cada tecla pulsada hace que el codificador produzca una salida binaria, en cdigo ASCII, correspondiente a la tecla pulsada.Los codificadores se encuentran tpicamente como circuitos de adaptacin entre los teclados y el sistema digital.Una aplicacin muy representativa de un codificador MSI aparece en la estructura de una calculadora sencilla, para la introduccin de los datos BCD a travs de un teclado (figura siguiente). La misin del codificador es codificar a binario los nmeros decimales introducidos mediante el teclado. O sea, el nmero de la tecla pulsada aparece a la salida del codificador en binario. Si se pulsa la tecla 9, el codificador producir el cdigo binario 1001.Un circuito codificador de este tipo es denominado codificador dcima/ a BCD. Es un sistema combinacional con diez entradas y cuatro salidas, segn se representa en la figura anterior. Al activar una de las entradas, a la salida aparece la combinacin binaria correspondiente al nmero decimal asignado a dicha entrada. La entrada 0 puede no estar debido a que, en este principio de codificador, su activacin produce el mismo efecto en la salida que si no se activara ninguna entrada.

Codificacin sin prioridad

Estas estructuras de codificadores, que hemos presentado a modo de introduccin, corresponden a lo que se denomina codificadores sin prioridad. En los codificadores sin prioridad slo puede haber una entrada activada en cada momento; en el caso de presentarse ms de una entrada activada a la vez, la combinacin binaria de salida es errnea, puesto que se superponen los estados de salida. Codificacin con prioridad

Existen los denominados codificadores con prioridad, en los cuales s que pueden encontrarse varias entradas activadas simultneamente; en este caso, la combinacin binaria de salida corresponde con la entrada activada de mayor valor decimal. Por ejemplo, si se activan simultneamente las entradas 5 y 8, la combinacin binaria de salida ser 1000 (la del 8). Los circuitos de esta manera resultan algo ms complejos, pero con la misma base. Ejemplo de codificador con prioridad es el CI 74147 o 74148.Decodificadores

En principio, se pueden formar dos grupos de decodificadores: Excitadores No excitadores

Los excitadores permiten una mayor Cargabilidad de salida, y los ms representativos, son los activadores de visualizadores del tipo de siete segmentos. Dentro de los excitadores, tambin los hay con otra estructura de funcionamiento, y que permiten la activacin de cargas como lamparitas, LED, rels, etc. En general, todos los tipos de decodificadores reciben cdigo binario de entrada, y a cada combinacin producen un estado determinado de salida.En los decodificadores no excitadores de displays se produce slo la activacin de una de las salidas que tiene, la correspondiente a la combinacin binaria de entrada. En cambio en los decodificadores excitadores de displays se produce la activacin simultnea de varias salidas; a cada combinacin de entrada se produce otra combinacin binaria de salida, por lo cual tambin son conocidos por convertidores de cdigo.

Decodificadores excitadores

En general, los decodificadores excitadores permiten el control de cargas externas como LED, rels, displays, etc. Las salidas pueden operar con tensiones y corrientes mayores que las del resto de decodificadores. El modelo ms representativo es el de excitacin de visualizadores numricos del tipo de siete segmentos, displays (figura siguiente). Los nmeros en cdigo BCD aplicados en la entrada, producen un cdigo de siete salidas que hace que aparezca en el visualizador el nmero decimal correspondiente al dato BCD de entrada.Estos CI los fabricantes los denominan BCD to 7-segment decoder/driver. O sea decodificadores con amplificadores de corriente en las salidas (drivers), que pasan de una entrada en cdigo BCD a un cdigo de siete variables (salidas) puesto que pasan de un cdigo a otro, su denominacin ms apropiada es como convertidores de cdigo.Antes de entrar en detalle en dichos bloques lgicos, consideramos apio piado describir los visualizadores del tipo de siete segmentos.

Visualizadores numricos de siete segmentos

Los visualizadores, tambin conocidos por displays, ms populares en electrnica digital son los que se basan en diodos emisores de luz (LED) como elemento visualizador.

Diodos emisores de luz (LED).La denominacin de diodo LED viene de Light Emitting Diode, cuya significado es diodo emisor de luzSon diodos que, dada su construccin fsica, al polarizarlos directamente emiten una radiacin luminosa; o sea, generan luz. Se fabrican basndose en elementos como arseniuro de galio y fsforo. Los colores de luz que, bsicamente, generan son rojo, amarillo y verde. Siendo el color rojo el ms usual de todos ellos. No obstante, existen tambin en otros tonos, as como de radiacin no visible (infrarrojos).Un circuito prctico de activacin de un LED se muestra en la figura siguiente. Al cerrar el interruptor, el LED se polariza directamente y circula corriente por l, con lo cual emitir luz (se enciende). La intensidad luminosa que emite depende de la corriente que pase por l; a ms corriente, ms luz.

La corriente que se les hace circular normalmente es de unos 10 a 20 mA, para un encendido de una cierta intensidad luminosa. Aunque esto depende de las aplicaciones; en segn qu casos, con 5 mA (o menos) puede ser suficiente. La cada directa tpica de los diodos LED (rojos) es del orden de 1,8 V (se suele tomar 2 V), variando algo en funcin de la corriente. Esto tambin depende del color (los verdes tienen ms cada de tensin).Un visualizador de siete segmentos consiste en una determinada distribucin de siete LED en el bloque visualizador. Cada uno de los puntos luminosos, LED, aparece externamente en forma de barra denominada segmento Segn los segmentos activados, pueden visualizarse los nmeros decimales 0 al 9). Por ejemplo, activando los segmentos a, b, c, d y g se obtiene la representacin del nmero decimal 3. La activacin de los siete segmentos da lugar al nmero 8. O sea, que la visualizacin de cada nmero se hace activando los segmentos adecuados; es el cdigo de siete segmentos.

Aparecen dos tipos de estos visualizadores: los de ctodo comn y los de nodo comn. En los de ctodo comn, como su nombre indica, se unen interna mente los ctodos de los siete diodos, apareciendo en el exterior las siete patillas de los segmentos y la patilla comn (fig. a). La activacin de los segmentos se hace aplicando niveles lgicos altos (1) a las entradas, teniendo conectado el punto comn a masa.Al igual que en la activacin de los LED, tambin se tiene que tener la precaucin de conectar cada segmento a travs de una resistencia limitadora de corriente.En los de nodo comn, se unen todos los nodos (fig. b). En este caso el punto comn se conecta a positivo y la activacin de los segmentos se hace aplicando niveles lgicos bajos (0) a las entradas de segmentoUn ejemplo tenemos el CI 7447 o 7448.

Decodificadores no excitadoresRealizan la funcin inversa a los codificadores, de ah su denominacin. O sea, que son sistemas con un conjunto de n variables binarias de entrada y presentan un mximo de 2" variables de salida. Del conjunto de salidas, slo una de ellas se puede encontrar activada; la correspondiente a la combinacin binaria de entrada. As, en resumen, cada combinacin de entrada activa una de las salidas. Es la operacin inversa a la de los codificadores. Por ejemplo el decodificador BCD a decimal 7442.MULTIPLEXORES

El multiplexor es uno de los bloques lgicos MSI de ms importancia, debido a sus numerosas aplicaciones. Es un sistema combinacional con un determinado nmero de entradas, denominadas canales, una salida de datos y unas entradas de seleccin. Se cumple que:2N ent. Seleccin = N canalesEn primera aproximacin, su estructura es como se muestra en la siguiente figura para el caso de un multiplexor de ocho canales. Mediante las entradas de seleccin, se seleccionan los canales de entrada; cada canal se selecciona aplicando la correspondiente combinacin binaria en las entradas de seleccin. Los datos presentes en el canal seleccionado aparecen en la salida.

La funcin que realiza un multiplexor es, bsicamente, la de un selector de entradas. En la figura siguiente se muestra un ejemplo con un multiplexor de cuatro canales; realiza la misma funcin que el conmutador de cuatro posiciones, pero con seales digitales.Un smil de la funcin de un multiplexor puede ser, por ejemplo, la del selector de entradas en un amplificador de sonido. La funcin bsica de multiplexado da lugar a diversas aplicaciones, por ejemplo:

.- Selector digital de entradas.- Serializador; conversin de datos en formato paralelo a formato serie.

Trasmisin multiplexada (trasmisin de diferentes datos a travs de las mismas lneas). Realizacin de funciones lgicas.Diseo de un multiplexor de cuatro canales

Con el fin de dar idea de la constitucin interna y funcionamiento de un multiplexor, vamos a disear uno de cuatro canales.

Partimos de la siguiente especie de tabla de verdad:

Ignorando los estados indiferentes X, y fijndonos nica