Clase5. Multiplexores-Demultiplexores

8/12/2019 Clase5. Multiplexores-Demultiplexores

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MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORES


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Introduccin

Los circuitos MSI son los que estn constituidos por un nmero

depuertas lgicas comprendidos entre 12 y 100. Estos circuitos

combinacionales se utilizan mucho en electrnica digital y son la

base para la creacin de diseos ms complejos. Entre ellos

tenemos los siguientes circuitos:

Multiplexores y demultiplexores

Codificadores y decodificadores

Comparadores

Lo ms importante es comprender para qu sirven, cmo

funcionan y que bits de entrada y salida utilizan.


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Un Multiplexor o Selector de datos es un circuito lgico que acepta varias

entradas de datos y permite que slo una de ellas pase a un tiempo a la

salida. El enrutamiento de la entrada de datos hacia la salida est controlado

por las entradas de seleccin.

El multiplexor, tambin conocido como MUX, acta como un conmutador

multiposicional controlado digitalmente, donde el cdigo digital aplicado a las

entradas de seleccin controla cules entradas de datos sern conmutadas

hacia la salida.

Multiplexores


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Los multiplexores son representados en diagramas de bloques como

trapezoides issceles. A continuacin se muestra el esquemtico de un

multiplexor de dos entradas y una salida con su respectivo bit de seleccin.

A continuacin se muestran los smbolos esquemticos de los multiplexores

de 4 a 1, 8 a 1 y 16 a 1, con sus respectivas lneas de seleccin.

Multiplexores


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El multiplexor ms simple es el que slo tiene una entrada de

seleccin, S, que permite seleccionar entre dos entradas de datos,

segn que S=0 S=1.

La funcin F que describe el comportamiento de un multiplexor con una nica

entrada de seleccin, se describe mediante la siguiente tabla:

Multiplexores con una entrada de seleccin

Smbolo

S F

0 I0

1 I1


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Como el multiplexor tiene 2 entradas

de seleccin, se podr seleccionar

hasta 4 entradas de datos. El circuito

es como el siguiente:

Hay 4 entradas de datosy 2 entradas

de seleccin, en total 6 entradas.

Multiplexores con dos entradas de seleccin

Describiremos al multiplexor

mediante la siguiente tabla de

verdad:

S1 S0 F0 0 I00 1 I11 0 I21 1 I3


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A veces pueden verse en forma rectangular asemejando el circuito integrado

que representa. Por ejemplo:

Veamos ahora la implementacin de multiplexores a nivel SSI. Para el caso de

un multiplexor de 2 entradas y una salida.

Multiplexores


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Es un circuito combinacional que posee 2ncanales de entrada, nentradas deseleccin y uno de salida , para hacer posible la seleccin de cualquiera de

los canales de entrada y que su nivel lgico se presente en el canal de salida.

En general, en un multiplexor tenemos dos tipos de entradas:

Entradas de datos

Entrada de seleccin

2n

nE

Multiplexores

Multiplexor de 4 canales

de entrada, de 1 bit

Multiplexor de 4 canales

de entrada, de 2 bits


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Los multiplexores y en general la mayora

de circuitos MSI, disponen de una entrada

de validacin, que funciona como

interruptor de encendido/apagado. Si la

entrada de validacin est activada(E=1)

el circuito funcionar normalmente. Perosi est desactivada(E=0), el circuito

sacar el valor 0 por todas sus salidas,

independientemente de lo que llegue por

sus entradas.

1. ENTRADA DE VALIDACIN

ACTIVA A NIVEL ALTOMultiplexor de 4 entradas de datos, 2

entradas de seleccin y una entrada

de validacin a nivel alto.

Multiplexores con entrada de validacin (ENABLE)

La tabla de verdad es la siguiente:

E S1 S0 Z

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 I0

1 0 1 I1

1 1 0 I2

1 1 1 I3

E S1 S0 Z

0 x x 0

1 0 0 I0

1 0 1 I1

1 1 0 I2

1 1 1 I3


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2. ENTRADA DE VALIDACINACTIVA A NIVEL BAJO

Se suele denotar mediante . Cuandola entrada E est a 0 (E=0)el

multiplexor funciona normalmente, y

cuando est a 1 (E=1)est

desconectado.

Multiplexores con entrada de validacin (ENABLE)

La tabla de verdad es la siguiente:

E S1 S0 Z

0 0 0 I0

0 0 1 I10 1 0 I20 1 1 I31 x x 0


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Los multiplexores pueden ser

organizados en cascadapara

implementar MUX ms grandes, con

esto lograremos aumentar el nmero

de entradas.

Ejemplo:Construir un Multiplexor de 8canales con multiplexores de 2 canales.

Extensin de multiplexores

Colocamos en la 1ra. columna 4 MUX de dos

entradas, para tener en total 8 entradas, todas

las entradas de seleccin se unen. Luego en la

2da. columna colocamos 2 MUX de 2 entradas,

tambin con sus entradas de seleccin unidas.

Finalmente, colocamos una 3ra. columna con

un nico multiplexor de 2 entradas.


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Comprobaremos si el diseo es correcto,

por ejemplo que ocurre si seleccionamos

el canal 6.

Introducimos en binario el nmero 6 por las

entradas de seleccin: S2=1, S1=1 y S0=0.

Por la entrada Sde los multiplexores de la1ra. columna se introduce un 0, por lo que

estos multiplexores sacan por sus salidas lo

que hay en sus entradas I0, I2, I4e I6.

Por la entrada de seleccin de los

multiplexores de la 2da. columna se

introduce un 1 por lo que estnseleccionando su canal I1. A la salida de

estos multiplexores se tendr:I2e I6.

Finalmente, el multiplexor de la ltima

columna est seleccionando su entrada I1,

por lo que la salida final es I6.



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Ejemplo:Construir un Multiplexor de16 entradas usando multiplexores de 4.

Los conectamos en cascada, para lo cual

en la 1ra. columna se colocan 4

multiplexores de 4 entradas, con entradas

S0y S1todos ellos unidos . En la segunda

fila hay un nico multiplexor de 4

entradas.



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Implementacin de funciones con MUX

1) Si el nmero de variablesbooleanas es igual que elnmero de lneas de seleccindel multiplexor

Las variables se

conectan a las lneas

de seleccin en el

mismo orden en

cuanto al peso.

En las entradas del

multiplexor seconectan las

constantes lgicas

obtenidas de la tabla

de verdad

De esta forma, cada vez que en las

lneas de seleccin se coloque una

de las posibles combinaciones

binarias, el dato que se encuentre en

la entrada correspondiente aparece

en la salida.A B C F

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

A

B

C

1011

1000

MUX

8x1

I0I1I2I3

I4I5I6I7

F

S2 S1 S0


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2)Si el nmero de variablesbooleanas es mayor que elnmero de lneas deseleccin del multiplexorSe usa un multiplexor con un

nmero de entradas de seleccinmenor en una unidad al nmero

de variables. Se deja una variable,

normalmente la de menor peso,

(aunque puede ser cualquier otra),

sin conectar a las entradas de

seleccin, mientras que lasrestantes variables se conectan a

las lneas de seleccin, en el mismo

orden de peso.

Para generar funcionesde nvariablesse usarn

multiplexores de n-1

lneas de seleccin


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Ejemplo:Implementar la funcincon un multiplexor dada la siguiente

tabla de verdad:w1ww0

w 0

x y z w f

0 0 0 0 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

0 1 0 1 1

0 1 1 0 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 1

1 1 0 1 0

1 1 1 0 01 1 1 1 0

x y z

w

1

0

x y z


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Ejemplo:Implementar la funcin

F = yz + x+ utilizando un multiplexor, sin

entrada de validacin.

Como se tiene 3 variables, se puedeimplementar utilizando un

multiplexor de 2 entradas de

control.


x y z F

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 0

22 = 4Entradas

de datos

I0

I1

I2

I3 xy

z10


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Ejemplo: Implementar la funcin

F =B +B+ A+Cutilizando un multiplexor, sin entrada de

validacin.

Las entradas Ay Blas conectamos

directamente a S1 y S0, respectivamente.

A B C F

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 1

I0

I1

I2

I3 AB

C

1


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Ejemplo: Implementar la funcinutilizando un multiplexor, considerando la

siguiente tabla de verdad.

Las entradas A, By Cse

conectan directamente a

S2, S1 y S0. Los valores que

se introducen por lasentradas son:

I0= I1= I2= I3

= 1

I4= I5= 0

I6= 1

I7= 1

A B C D F

0 0 0 0 1

0 0 0 1 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 0

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

Ejemplo: F(A, B, C) = (1,3,5,6)

Los valores que se

introducen por las

entradas son:

I0

=

I1= I2= I3=


Trminomnimo

A B C F

0 0 0 0 0

1 0 0 1 1

2 0 1 0 03 0 1 1 1

4 1 0 0 0

5 1 0 1 1

6 1 1 0 1

7 1 1 1 0


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Ejemplo: Implementar la funcinutilizando un multiplexor, considerando

la siguiente tabla de verdad.

Las entradas A, B y Cse

conectan directamente a

S2, S1 y S0. Los valores que

se introducen por lasentradas son:

I0=D

I1=D

I2= I3= 0

I4= 0

I5=D

I6= 1

I7= 1

A B C D F

0 0 0 0 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

El circuito final es:



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Ejemplo:

, , , = (, , , , , , , )Ejemplo: Implementar la funcin utilizandoun multiplexor, considerando la siguientetabla de verdad.

Las entradas A, B y C seconectan directamente a

S2, S1 y S0. Los valoresque se introducen por lasentradas son:

I0= I1= I2= I3= 1

I4= I5= 0

I6= 1

I7= 1

x y z t f

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 1

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 0

A B C D F

0 0 0 0 1

0 0 0 1 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 0

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 01

1 1 1 1 1


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Implementacin de funciones con MUX con entrada

de validacin

Ejemplo: Implementar la funcinF =AC+ABC utilizando unmultiplexor, sin entrada de validacin.

Las entradas Ay Bse

conectan directamente

a S1y S0. Los valoresque se introducen por

las entradas son:

I0= 0

I1= 0

I2= C

I3= C

A B C F

0 0 0 0

0 0 1 00 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

I0

I1

I2

I3

Ahora implementaremos la funcin conun multiplexor con entrada de validacin

Sacamos factor comn: F=A (C+BC)Esta es la ecuacin de un multiplexor de una

entrada de control y una entrada de

validacin. Si A=0, entonces F=0, y si A=1, secomporta como un multiplexor.


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Ejercicios propuestos.1. Implementar la funcin utilizando un multiplexor.

F=+C+B+AC2. Implementar la funcin utilizando un multiplexor.

F(A, B, C, D) = (,,,,,,)3. El multiplexor de la figura implementa una funcin lgica de cuatro variables.

Deducir los trminos de la funcin, montar el circuito y comprobar el

funcionamiento.


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Ejercicios propuestos.4. Deducir la funcin que realiza el siguiente circuito.


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MUX en circuito integrado

La siguiente es una lista de los MUX de circuito integrado ms populares de la

familia TTL:

74157: Cuatro mux de 2 a 1 con seal strobe

74158: Cuatro mux de 2 a 1 con seal strobe salidas invertidas

74153: Dos mux de 4 a 1 con strobe74151: Un mux de 8 a 1 (salida invertida y sin invertir), con strobe

74152: Un mux de 8 a 1 (salida invertida)

74150: Un mux de 16 a 1 con strobe


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Descripcin del MUX 74151

La entrada strobe (S) es una seal de habilitacin/deshabilitacin delMUX.

La seal Strobe (S) permite la interconexin de un mux con otros mux paraexpandir su capacidad a un mayor nmero de entradas.


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Implementacin de un mux de 16 a 1

usando circuitos 74151


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Aplicacin de la multiplexacin

Visualizar la multiplexacinEn este ejemplo, el multiplexaje reduce el consumo de potencia de los

visualizadores y elimina la necesidad de un decodificador extra. El multiplexor

trabaja a una frecuencia de 100 Hz que activa alternativamente el conteo de

las unidades o de las decenas.


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El demultiplexor (DEMUX) invierte la operacin del multiplexor, el

DEMUX tiene una sola entrada de datos que en la salida puede ser

distribuida a cualquiera de las mltiples salidas.

Demultiplexores


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En general en un demultiplexor tendremos:

Una entrada de datos

Una entrada de seleccin: que indica a cul de las salidas se

manda la entrada

Varios canales de datos de salida. Slo estar activo el que se

haya seleccionado.

Demultiplexores


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El demultiplexor ms simple es el que tiene una entrada de seleccin,

una entrada de datos y dos salidas. Segn el valor de la entrada de

seleccin, la entrada de datos se sacar por la salida O0o por la O1.

Las funciones para O0y O1, slo depende de la entrada de seleccin

(S). As podemos describir el multiplexor, mediante la siguiente tabla:

Demultiplexor de una entrada de seleccin

S O1 O0

0 0 I

1 I 0


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Este demultiplexor tiene dos entradas de seleccin y cuatro salidas:

La entrada I se saca por la salida indicada en las entradas de seleccin.

La tabla de verdad abreviada la podemos expresar as:

Demultiplexor de dos entradas de seleccin

S1 S0 O3 O2 O1 O0

0 0 0 0 0 I

0 1 0 0 I 0

1 0 0 I 0 0

1 1 I 0 0 0


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Los 4 sistemas a, b, cy d, necesitan enviar informacin a otros 4 dispositivos

A, B, Cy D. La comunicacin es uno a uno, es decir, el sistema aslo enva

informacin al sistema A, el bal B, el cal Cy el dal D.

Aplicacin tpica de multiplexores y

demultiplexores


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Demux en circuito integrado

La siguiente es una lista de los demultiplexores/decodificadores ms

populares en circuito integrado de la familia TTL:

74138: Demux/decodificador de 3 a 8

74139: Demux/decodificador de 2 a 4, doble

74141: Decodificador/driver BCD - decimal74154: Demux/Decodificador de 4 a 16

74159: Demux/decodificador de 4 a 16 con salidas de colector abierto

74155: Demux/decodificador doble de 2 a 4

74156: igual al 74155, pero con salidas de colector abierto


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Descripcin del Demux/decodificador 74138

Las entradas G2A, G2B y G1 pueden ser usadas como dato de

entrada del mux de 1 a 8 o bien, como seales tipo strobe para

habilitar o deshabilitar al decodificador de 3 a 8.


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Implementacin de un demux de 1 a 16

usando circuitos 74138


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LABORATORIO

Disear un circuito combinacional que active un display de 7segmentos.

El circuito admite como entrada las lneas A3, A2, A1 y A0, querepresentan un nmero binario de 4 bits, siendo A3 el bit mssignificativo. Las lneas de salida actan directamente sobre los siete

segmentos del display. Las salidas y segmentos con la misma letraestn conectados.

La presentacin en el display debe ser la siguiente:

a) Si el nmero no es primo y es mayor que 5, debe aparecer el mayorde sus divisores, excluido el propio nmero, es decir, no considerarque un nmero es el mayor divisor de s mismo. Ejemplo: si el

nmero fuera 36, sus divisores son 2, 3, 4, 6, 9, 12 y 18. El mayorsera 18.

b) Si el nmero es primo o menor que 4, debe aparecer la letra P.

c) En el resto del caso debe aparecer la letra E.


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1. Encontrar la tabla de verdad queresuelve el circuito.

2. Implementar las funciones de la

siguiente forma:

a) La funcin ausando puerta lgicas.

b) La funcin busando slo puertasNAND.

c) La funcin cusando slo puertas NOR

d) La funcin dusando un MUX 4x1

tomando A1 y A0 como lneas de

seleccin S1 y S0, respectivamente.

e) La funcin econ puertas OR y una

puerta AND

f) La funcin fcon puertas AND y una

puerta OR.

g) La funcin gcon un Decodificador con

lid i i l b j

LABORATORIO

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