UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
INGENIERIA ELECTRONICA
MATERIA
FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS DIGITALES
GRUPO 005-1
SALOMON FELIPE RAMIREZ BUITRAGO
20182005041
DOCENTE
CESAR ANDREY PERDOMO CHARRY
29 DE JUNIO DEL 2020
INTRODUCCION
Multiplexores:
Son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos. Están en la capacidad de poder seleccionar entre las diferentes entradas, que suelen ser un múltiplo de 2. La selección de los datos se realiza mediante una o varias entradas de control. La codificación binaria resultante de las entradas S indica el índice de la entrada I que pasa a la salida. Existiendo una entrada de habilitación (enable), la cual pone en funcionamiento el circuito y trabaja en bajo activo.
Compuertas universales:
Tanto la compuerta NOR, como la NAND, presentan particularidades, que les permiten poder generar cualquier otra compuerta, haciendo uso exclusivo de otras compuertas NAND y/o NOR. Gracias a la Ley de Morgan podemos realizar estas conversiones como se aprecia en la siguiente tabla:
CircuitVerse:
Es un simulador, de código abierto (Software libre) que permite realizar circuitos digitales lógicos (en especial sus diagramas) por medio de una interfaz muy interactiva. Este recurso es ideal para educadores, ya que además de ser un simulador, permite dar clases personalizadas para un grupo de miembros específico (Estudiantes).
MATERIALES
-Montaje:
12 entradas.
7 salidas.
1 comparador de 6 bits.
2 sumadores de 6 bits.
METODOLOGIA
Debido a las limitaciones que se presentan, el montaje fue simulado con CircuitVerse. En este software se encuentran todos los materiales para realizar los componentes anteriormente mencionados en la sección de materiales.
El propósito de este laboratorio es crear un sumador/restador de 6 bits, con el que sea posible realizar sumas y restas sin restricción de que un minuendo sea más pequeño que el sustraendo.
Este laboratorio ha sido realizado por medio de bloques, por lo que todo el circuito será puesto a partir de la combinación de otros subcircuitos.
En primer lugar, creamos un MUX 4 a 1, con el propósito de obtener un MUX 16 a 1, juntando varios de 4 a 1. El multiplexor 4 a 1 debe ser realizado únicamente con compuertas universales NAND, mostrando así que cada circuito se puede representar con estas compuertas:
Luego de crear el MUX 16 a 1, se debe crear un sumador de 2 bits. Para esto tomamos en cuenta la tabla de verdad que tenemos con un sumador completo, al que se le ha agregado un acarreo de entrada para las combinaciones. Para implementar este sumador hecho a base de MUX 16 a 1, podemos hacer uso de simplificaciones, con el propósito de hacer más fácil el análisis por medio de su tabla de verdad. Tras tener el sumador de 2 bits, implementamos el de 6 bits, por medio de 3 de 2 bits. Es necesario pasar por cada entrada de un término, una compuerta XOR, ya que de esta forma se podrá realizar la operación de resta complementando a 2:
Ahora se debe realizar un comparador de 2 bits, por lo que se realizará una tabla de verdad en la que se evalúen los posibles casos. Esta tabla puede ser ingresada al simulador y nos generará automáticamente el circuito. Tras tener el circuito, pasamos a transformar cada compuerta a su correspondiente NOR:
Teniendo los circuitos en términos de NOR, se combinan correspondiendo sus entradas con cada una de las condiciones y dando lugar al comparador de 2 bits.
Se procede a implementar el circuito complementador de la práctica #7 en compuertas NOR, para poder crear los comparadores de 4 y 6 bits. Adicional mente, creamos un circuito Enable, con el propósito de poder controlar el estado en el que se van a encontrar las 3 salidas:
Ahora debemos combinar el sumador de 6 bits, con el comparador de 6 bits. Teniendo en cuenta que podemos accionar o no el circuito, haciendo uso del Enable.
Ahora agregamos al circuito resultante otro sumador de 6 bits, además de corregir el error con la resta, haciendo uso nuevamente de las compuertas XOR. Recordando que la condición A<B debe ir conectada al signo negativo:
Y ya se puede hacer uso de la totalidad del circuito:
Este circuito está formado por 2 sumadores de 6 bits, 1 comparador de 6 bits.
Vídeo explicativo del montaje:
Se puede ver la simulación realizada(En el main se encuentra la totalidad del circuito):
ANALISIS DE RESULTADOS
Primero realizábamos un MUX 4 a 1, a partir de la siguiente tabla de verdad:
En esta tabla solo se han considerado los valores de los selectores para conseguir las ecuación en la primera forma canónica:
Después se convierte cada una de las compuertas a su equivalente en NAND.
Para el diseño del sumador de 2 bits, se ha optado por tomar 3 MUX 16 a 1 con los que tras tener su tabla de verdad, se ha implementado:
Tras haberse implementado, se han realizado algunas reducciones, gracias a que se pudo reducir a la mitad los canales de uso.
Para diseñar el comparador de 2 bits, se ha usado la siguiente tabla de verdad, misma ideada en base al peso más significativo que puede tener cada bit:
Y ahora realizando mapas de Karnaugh para su simplificación:
Luego transformamos estas ecuaciones a cada una de sus compuertas correspondientes en NOR.
CONCLUSIONES
El simulador CircuitVerse es muy adecuado para los circuitos combinacionales, esto debido a su uso practico que facilita la obtención de montajes que cumplan con las condiciones dadas. Adicionalmente, los circuitos lógicos combinacionales hechos en este recurso, no poseen error, por lo que es una excelente herramienta para diseño.
Se puede evidenciar que en los circuitos más complejos se puede hacer uso del trabajo por subcircuitos. Esto facilita la realización del montaje, permitiendo tener el circuito por bloques para tener montajes más compactos.
El uso de compuertas universales es muy práctico, debido a que disminuye la cantidad de circuitos integrados a usar, además de que son más comunes que otras.
Implementar multiplexores en los montajes resulta productivo, debido a que podemos realizarlos por medio de compuertas universales y además son de utilidad por sus múltiples entradas de selección.
Los sumadores/restadores necesitan de 1 bit que defina su signo u operación, ya que sin este es difícil comprender las operaciones que se realizan. Si no se tiene alguna condición restringida al signo, resulta inútil usarlo.
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