Blog Xanur: ELECTRÓNICA BÁSICA - Decodificadores (XVIII)

Continuamos ampliando la publicación anterior de Electrónica Digital.
Hoy empezamos un nuevo capítulo, con los Sistemas Combinacionales.

Sistemas Combinacionales.

Ahora que hemos visto como como funcionan y actual las puertas lógicas, vamos a usar estas como los “ladrillos”, para crear sistemas más complejos. Y vamos a empezar con los llamados sistemas combinacionales.

En estos, las salidas en cualquier instante de tiempo dependen del valor de las entradas en ese mismo instante de tiempo (salvo los retardos propios de los dispositivos electrónicos). Son, por tanto, sistemas sin memoria.

En este tipo de sistemas, los que vamos a ver son los siguientes:

Decodificadores
Demultiplexores
Multiplexores
Comparadores
Codificadores
Circuitos aritméticos

DECODIFICADORES.

Un decodificador es un sistema lógico combinacional que traduce la información binaria a su expresión equivalente en otro sistema de numeración.

Existen decodificadores decimales, octales, hexadecimales, etcétera.

Este es un decodificador para el código binario natural de 2 bits. Es el tipo más elemental de decodificador. Habitualmente suele recibir el nombre de decodificador de uno entre cuatro estados. La razón es obvia si se tiene en cuenta que el circuito activará una salida distinta para cada una de las cuatro posibles configuraciones binarias de dos bits.

La figura muestra su diagrama de bloques.

El circuito posee dos líneas de entrada, a las que se aplicarán las configuraciones binarias de 2 bits, y cuatro líneas de salida cuyo estado lógico revelará la decodificación efectuada por el sistema.

Además de las dos entradas de código, suele añadirse una entrada de inhibición (strobe). Su posicionamiento a «1» lógico provoca la puesta a cero del circuito decodificador, esto es, desactiva su funcionamiento. Como se observa en la tabla de verdad, la inhibición es prioritaria ante cualquier configuración de entrada.

Su estructura interna coincide con el circuito de las funciones lógicas asociadas a las cuatro líneas de salida. A partir de la tabla de verdad se deducen de inmediato las siguientes expresiones:

El circuito lógico para resolver esta función cuádruple, puede sintetizarse fácilmente a partir de puertas NO (inversoras) y operadores AND (producto lógico), tal como reflejaba el esquema anterior.

DECODIFICADOR BCD NATURAL / DECIMAL.

El bloque representativo del decodificador BCD natural a decimal es el que aparece en la figura adjunta.

El código BCD natural consta de configuraciones de cuatro bits de entrada y codifica las diez cifras del sistema de numeración decimal (de 0 a 9) en su salida. En consecuencia, un decodificador de esta naturaleza poseerá cuatro líneas de entrada de código y 10 líneas de salida decimal, además de la correspondiente entrada de inhibición.

Como revela la tabla de verdad que determina su actuación, cada configuración BCD natural es detectada por el posicionamiento de la salida decimal correspondiente, supuesta a «0» la entrada de inhibición.

Por ejemplo, si: a = 1, b = 0, c = 1, d = 0, siendo I = 0, la línea de salida S5 (decimal 5) presenta un estado lógico alto (1), mientras que las restantes permanecerán a nivel bajo (0).

Esta es la tabla de verdad correspondiente a un circuito decodificador BCD natural/Decimal

Tomando como referencia esta tabla de verdad, se puede diseñarse de inmediato el circuito lógico interno al bloque funcional decodificador, incluso sin necesidad de deducir previamente las funciones lógicas de salida.

Cada salida pasa a nivel alto (1), por una sola configuración de entrada, es posible traducir a disposición esquemática cada una de las funciones elementales observando su correspondencia sobre la tabla de verdad.

OTROS SISTEMAS DECODIFICADORES

Existen muchos y muy diversos sistemas lógicos combinacionales especializados en tareas de decodificación de códigos binarios.

Otros decodificadores de amplia utilización, al margen de los dos mencionados anteriormente, son los que siguen:

– Decodificador de uno entre ocho estados.

– Decodificador de uno entre 16 estados, o decodificador hexadecimal.

– Decodificador de uno entre 32 estados.

– Decodificador de uno entre 64 estados.

– Decodificador de BCD a 7 segmentos (para displays de 7 leds).

APLICACIÓN PRÁCTICA.

En un sistema digital, un ejemplo de uso de un decodificador Binario/Decimal, es la selección de puertos de Entrada/Salida en las computadoras, como se muestra en el siguiente diagrama, en el que un bus de datos, es compartido por diferentes elementos de entrada/salida, mientras que con cuatro bits, es direccionado al puerto correspondiente.

Otra aplicación común, es la de codificar código binario, en una salida para un display de 7 segmentos, y representar así un número decimal “entendible”.

Un display de 7 segmentos es un bloque en el que suele haber 7 LEDS (o más, para representar el punto), pudiendo estar dispuestos en ánodo o bien cátodo común, los cuales pueden representar un número decimal.

Para visualizar el número 0, por ejemplo, se han de activar los LED’s a, b, c, d, e y f, para ql número 1, b y c, etc. A continuación la tabla de la verdad para convertir binario en números del display y uno de los circuitos integrados comercializados para esta función:

Aplicación de un contador simple de pulsos, usando un decodificador.

Electrónica Básica, TTL & CMOS (XVII)

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