Fundamentos de Electrónica Digital: Codificadores, ALU y Circuitos Lógicos

Componentes y Operaciones en Sistemas Digitales

Codificador

Es un dispositivo que presenta a su salida el código binario correspondiente al número de la patilla de entrada que se ha activado.

Decodificador

El decodificador decimal recibe a su entrada un código binario del 0 al 9 y activa la patilla de salida cuyo número corresponde al código binario de entrada.

Complemento a 2

Para restar, aplicamos el complemento a 2 al sustraendo y sumamos. Se invierten todos los bits y luego se le suma 1.

• Si por la línea S/R introducimos 0, realizamos la función suma; las puertas OR exclusivas filtran el número B a la entrada del sumador. Un 0 en el acarreo de entrada no influye en la salida.
• Si introducimos 1 por la patilla S/R, realizamos la función de restar; las puertas OR exclusivas invierten B y a la vez sumamos 1 por el acarreo de entrada o, lo que es lo mismo, realizamos el complemento a 2.

ALU (Unidad Aritmética Lógica)

Es un dispositivo capaz de realizar operaciones aritméticas y lógicas de dos operandos de entrada de 4 bits. Las diversas operaciones serán realizadas en función de un número de 4 bits que actuará como entrada de selección.

• La patilla de control M con valor 1 proporcionará que el circuito efectúe operaciones lógicas (OR, AND…).
• Si la patilla M tiene valor 0, el dispositivo realizará operaciones aritméticas (suma, resta…).

En este caso, se tendrá en cuenta el valor del acarreo de entrada y se utilizará el bit de acarreo de salida si fuera necesario. Dispone de dos patillas de propagación de arrastre que se utilizarán si fuera necesario operar con dos circuitos 74181 en cascada.

Multiplexor de 16 canales

Lo obtenemos a partir de dos multiplexores de 8 canales (74151). Unimos las entradas de control y obtenemos 4 bits, uniendo las dos patillas strobe mediante un inversor. La entrada del inversor va al multiplexor que tiene los 8 primeros canales y la salida va al multiplexor que tiene los canales del 8 al 15. La salida única del conjunto se obtiene llevando las dos salidas a una puerta OR.

Suma Aritmética

El proceso de suma sigue las siguientes reglas:

• Cuando en una columna el número de unos es par, el resultado es 0 y me llevo tantos 1 como parejas de 1 haya.
• Cuando en una columna el número de unos es impar, el resultado es 1 y me llevo tantos 1 como parejas de 1 haya.

Operaciones básicas:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0 (y me llevo 1)

Circuito Sumador

Admite dos números binarios de 4 bits a su entrada y ofrece a su salida la suma de ambos. Si la suma fuera mayor de 15, el acarreo de salida actuaría como quinto bit. Para hacer un sumador de 8 bits, utilizamos dos circuitos integrados 7483 y unimos el acarreo de salida del primero con el acarreo de entrada del segundo. Si hiciera falta un noveno bit para representar la suma, tomaríamos el acarreo de salida del segundo integrado.