En el tutorial anterior, Más circuitos combinacionales , se discutieron los conceptos básicos de codificador, decodificador, multiplexor y demultiplexor. Se utiliza un codificador para codificar información digital de acuerdo con un sistema de código predefinido (como BCD, Gray, etc.). Un codificador ingresa datos (como desde un teclado o teclado) que representan números, caracteres o símbolos familiares y genera números binarios codificados. Por lo tanto, ingresa los caracteres alfabéticos y números decimales desde un dispositivo de entrada a través de cables individuales y produce las salidas como una representación codificada binaria de los símbolos de entrada.
En los sistemas de comunicación, los codificadores se utilizan para transmitir información digital. Allí, los codificadores reducen la cantidad de bits necesarios para representar la información digital, de modo que el enlace de transmisión pueda transferir la información codificada usando menos líneas. Los codificadores también se utilizan para codificar datos que se almacenarán para su uso posterior, ya que facilitan el almacenamiento de menos bits en el espacio disponible.
Los decodificadores realizan la operación inversa de los codificadores. Se utilizan para decodificar códigos binarios en respectivos minitérminos que a su vez representan símbolos y caracteres individuales. Tanto el codificador como el decodificador son circuitos combinacionales ya que su salida depende únicamente de los valores actuales de la entrada.
En este tutorial, los circuitos codificadores y decodificadores se construirán utilizando circuitos integrados de la serie 7400. Del tutorial anterior, se debe saber que se puede construir un decodificador utilizando las puertas NOT y AND. En este tutorial, se construirá un decodificador de 2 a 4 líneas utilizando 7404 IC para puertas NOT y 7411 IC para puertas AND. De manera similar, se puede construir un codificador usando puertas OR, puertas AND y puertas NOT. Aquí se construye un codificador de 4 a 2 líneas utilizando 7404 IC para puerta NOT, 7408 IC para puerta AND y 7432 IC para puerta OR.
Componentes necesarios –
Fig. 1: Lista de componentes utilizados para fabricar el codificador y decodificador basado en IC de la serie SN-7400
Diagramas de circuitos –
El decodificador de 2 a 4 líneas tiene el siguiente diagrama de circuito:
Fig. 2: Diagrama de circuito de un decodificador de 2 a 4 líneas
El codificador de 4 a 2 líneas tiene el siguiente diagrama de circuito:
Fig. 3: Diagrama de circuito del codificador de 4 a 2 líneas
Conexiones de circuito –
Tanto el decodificador como el codificador son circuitos combinacionales. Su salida depende únicamente del valor actual de las entradas. Cada circuito tiene una tabla de verdad única de la cual se puede derivar la expresión booleana respectiva para cada salida. La expresión booleana minimizada se convierte luego en un diagrama de puerta lógica que se construye en una placa utilizando circuitos integrados de la serie 7400.
Los siguientes circuitos integrados de puerta lógica se utilizan en la construcción de los circuitos:
7411 IC : el 7411 IC es un IC de puerta AND triple de 3 entradas. El IC tiene la siguiente configuración de pines:
Fig. 4: Tabla que enumera la configuración de pines del 7411 IC
El IC tiene el siguiente diagrama de pines:
Fig. 5: Diagrama de pines del 7411 IC
El IC requiere un voltaje de suministro de 5 V que puede tolerarse hasta 5,25 V. El voltaje en las entradas de la puerta AND debe ser de 2 V para lógica alta y 0 V para lógica baja. La salida de las puertas AND tiene un voltaje de 3,4 V para lógica alta y hasta 0,8 V para lógica baja. El CI opera en un sistema de lógica positiva. El retardo de propagación durante el tránsito de LOW a HIGH en la salida varía entre 4 a 18 ns, mientras que el retardo de propagación durante el tránsito de HIGH a LOW en la salida varía entre 3 a 18 ns.
7408 IC : el 7408 IC tiene puertas AND cuádruples de 2 entradas. El IC tiene la siguiente configuración de pines:
Fig. 6: Tabla que enumera la configuración de pines del 7408 IC
El IC tiene el siguiente diagrama de pines:
Fig. 7: Diagrama de pines del 7408 IC
El IC requiere una tensión de alimentación de 5 V que puede tolerarse hasta 7 V. El voltaje en las entradas de la puerta AND debe ser de 2 V para lógica alta y de 0 V para lógica baja. La salida de las compuertas AND tiene un voltaje de 3,4 V para lógica alta y 0,2 V para lógica baja. El CI opera en un sistema de lógica positiva. El retardo de propagación durante el tránsito de BAJO a ALTO en la salida es de 27 ns, mientras que el retardo de propagación durante el tránsito de ALTO a BAJO en la salida es de 19 ns.
7432 IC : el 7432 IC tiene puertas OR cuádruples de 2 entradas. El IC tiene la siguiente configuración de pines:
Fig. 8: Tabla que enumera la configuración de pines del 7432 IC
El IC tiene el siguiente diagrama de pines:
Fig. 9: Diagrama de pines del 7432 IC
El IC requiere una tensión de alimentación de 5 V que puede tolerarse hasta 7 V. El voltaje en las entradas de las puertas OR debe ser de 2 V para lógica alta y de 0 V para lógica baja. La salida de las puertas OR tiene un voltaje de 3,4 V para lógica alta y 0,35 V para lógica baja. El CI opera en un sistema de lógica positiva. El retardo de propagación durante el tránsito de BAJO a ALTO en la salida es de 3 a 15 ns, mientras que el retardo de propagación durante el tránsito de ALTO a BAJO en la salida también es de 3 a 15 ns.
7404 IC : el 7404 IC tiene seis puertos de inversor. El IC tiene la siguiente configuración de pines:
Fig. 10: Tabla que enumera la configuración de pines del 7404 IC
El IC tiene el siguiente diagrama de pines:
Fig. 11: Diagrama de pines del 7404 IC
El IC requiere una tensión de alimentación de 5 V que puede tolerarse hasta 7 V. El voltaje en las entradas de las puertas NOT debe ser de 2 V para lógica alta y de 0,8 V para lógica baja. La salida de las puertas NOT tiene un voltaje de 3,4 V para lógica alta y 0,2 V para lógica baja. El CI opera en un sistema de lógica positiva. El retardo de propagación durante el tránsito de BAJO a ALTO en la salida es de 22 ns, mientras que el retardo de propagación durante el tránsito de ALTO a BAJO en la salida es de 15 ns.
Cabe señalar que los circuitos integrados seleccionados tienen niveles de voltaje de entrada, salida y potencia compatibles, ya que provienen de una familia común (serie 74XX) de circuitos integrados digitales.
Cómo funciona el circuito –
Para construir el decodificador de 2 a 4 líneas y el circuito codificador de 4 a 2 líneas, en primer lugar se debe conocer su tabla de verdad. De la tabla de verdad se pueden derivar expresiones booleanas para cada línea de salida. La expresión booleana relaciona las variables de salida con las variables de entrada mediante la ecuación booleana respectiva. Las ecuaciones booleanas derivadas se pueden realizar interconectando puertas lógicas en consecuencia. Los circuitos codificadores y decodificadores se construyen de la siguiente manera:
Codificador de 4 a 2 líneas : un codificador es un circuito digital que realiza la operación inversa de un decodificador. Un codificador tiene 2 n líneas de entrada y n líneas de salida. En el codificador, las líneas de salida generan el código binario correspondiente al valor de entrada. En un codificador de 4 a 2 líneas, hay cuatro entradas que representan cuatro símbolos o caracteres cualesquiera y dos salidas que generan el código binario correspondiente. En un circuito codificador, se supone que solo se pasa una entrada a la vez, por lo que solo una línea se establece en ALTO en un momento dado. El circuito construido aquí se basa en un sistema de lógica positiva. Existe la ambigüedad de que cuando todas las entradas son cero, las salidas son cero. El codificador de 4 a 2 líneas tiene la siguiente tabla de verdad:
Fig. 12: Tabla de verdad del codificador de 4 a 2 líneas
De la tabla de verdad anterior, se deriva que las salidas Y0 e Y1 tendrán las siguientes expresiones booleanas:
A0 = D3 + D2'D1
A1 = D3 + D2
Por lo tanto, el circuito codificador se puede construir utilizando puertas OR, puertas AND y puertas NOT. Aquí, para construir el codificador de 4 a 2 líneas, se utilizan 7404 IC para puerta NOT, 7408 IC para puerta AND y 7432 IC para puerta OR.
Decodificador de 2 a 4 líneas : un decodificador es un circuito lógico de múltiples entradas y múltiples salidas que convierte la entrada codificada en salida codificada donde los códigos de entrada y salida son diferentes. El código de entrada generalmente tiene menos bits que el código de salida. Cada palabra de código de entrada produce una palabra de código de salida diferente, es decir, existe una correlación uno a uno que se puede expresar en una tabla de verdad. En un circuito decodificador, la información codificada está presente como n entradas que producen 2 n salidas posibles. Los valores de salida de 2n varían de 0 a 2n – 1.
Un decodificador de 2 a 4 líneas puede interpretar 4 símbolos o caracteres. Hay dos entradas que pueden tener valores de entrada que van de 00 a 11 y en la salida hay 4 líneas. El decodificador construido aquí tiene una entrada de habilitación adicional para activar y desactivar la operación del decodificador. El decodificador de 2 a 4 líneas tiene la siguiente tabla de verdad:
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Fig. 13: Tabla de verdad del decodificador de 2 a 4 líneas
El circuito decodificador se puede construir utilizando puertas NOT y puertas AND. Aquí, para construir el decodificador de 2 a 4 líneas 7404 IC para puerta NOT, se utilizan 7411 IC para puerta AND. Como también hay una entrada de habilitación, se utilizan puertas AND de 3 entradas.
Probando los circuitos –
Los circuitos diseñados anteriormente se pueden probar suministrando voltaje de suministro a los circuitos integrados mediante una batería a través del regulador de voltaje 7805. El mismo voltaje se puede reducir a un nivel de 2 V usando una resistencia variable para lógica ALTA mientras se suministra lógica BAJA a través de tierra. Las señales de salida se pueden verificar conectando LED a los pines de salida de cada circuito combinacional. Los circuitos se pueden verificar consultando las tablas de verdad de cada circuito.
En el siguiente tutorial, aprenderá a construir circuitos multiplexores y demultiplexores .
Diagramas de circuito
| Diagrama del circuito del decodificador de 2 a 4 líneas. |  |
| Diagrama del circuito del codificador de 4 a 2 líneas |  |
