🧐 APLICACIONES de las COMPUERTAS LÓGICAS

Los siguientes son algunos ejemplos de aplicaciones sencillas de las compuertas lógicas.

Generadores de paridad

💥  En publicaciones anteriores mostramos cómo se usan los bits de paridad para detectar errores. Se añade un solo bit a cada bloque de código para forzar la cantidad de unos en el bloque, incluyendo el bit de paridad, y obtener un número impar, en caso de utilizar la paridad impar o un número par, si se usa la paridad par.

La figura siguiente muestra un circuito con compuertas lógicas que se usa para determinar y agregar el bit de paridad apropiado.  👲

Generador de bits de paridad

El sistema utiliza compuertas XOR; en este caso, si todas las entradas son 0, o todas son 1, la salida es 0; y si las entradas no son iguales, la salida es un 1. Se verifican los pares de bits se produce una salida 1 si no son iguales. Si se requiere paridad impar, el bit prejuzgado es 0, si se usa paridad par es 1. El bit prejuzgado que sea adecuado se incorpora a la señal para su transmisión.

💣  Este mismo circuito se utiliza para verificar la paridad en el receptor, siendo la salida final igual a l cuando hay un error. Estos circuitos están disponibles como circuitos integrados.

Comparador digital

👊  Un comparador digital se usa para comparar dos palabras digitales con objeto de saber si son exactamente iguales. Ambas se comparan bit por bit y si son iguales el resultado es 1. Para comparar la igualdad de dos bits se puede usar una compuerta XOR:; si ambos bits son 0 o 1, la salida es 0; si no son iguales, la salida es 1. Para obtener una salida 1 cuando ambos bits son iguales hay que añadir una compuerta NOT; esta combinación de XOR y NOT se conoce como compuerta XNOR. Para comparar cada par de bits en dos palabras se necesita una compuerta XNOR. Si los pares consisten en los mismos bits, la salida de cada compuerta XNOR es un 1. Podemos utilizar una compuerta AND para obtener una salida 1 cuando en todas las salidas de las compuertas XNOR son unos. La siguiente figura muestra el sistema correspondiente.

Comparador

👉  Los comparadores digitales están disponibles como circuitos integrados y en general no sólo son capaces de determinar sólo si dos palabras son iguales, sino también cuál de ellas es la mayor. Por ejemplo, el comparador de 4 bits 7485 compara dos palabra de 4 bits, A y B, su terminal 5 produce una salida 1 de la terminal 6 si A es igual a B y una salida 1 de la terminal 7 si A es menor que B.

Codificador

La figura siguiente muestra un sistema sencillo mediante el cual un controlador puede enviar una señal digital codificada para un conjunto de semáforos de manera que el código determine qué luz, roja, ámbar o verde cambiará. 

Semáforos

Para  iluminar la luz roja se podría utilizar la señal transmitida A = 0, B = 0, para la luz ámbar A = 0, 

B = l y para la luz verde A = 1, B = 0. Se pueden cambiar las luces empleando esos códigos al usar tres compuertas AND y dos compuertas NOT.

Convertidor de código

💥   En muchas aplicaciones es necesario cambiar datos de un tipo de código a otro. Por ejemplo, la salida de un microprocesador puede ser BCD (código binario decimal) y es necesario transformarla en un código que permita su presentación en un display de siete segmentos. El término decodificación de datos se refiere al proceso de conversión de un grupo de código, por ejemplo, BCD, binario, hexadecimal, en una salida activa individual que represente ese grupo. Un decodificador tiene n líneas de entrada binarias para la entrada codificada de una palabra de n bits y cuenta con m líneas de salida de manera que sólo una línea se activa para una posible combinación de entradas; por ejemplo, solo una línea de salida proporciona una salida para un código de entrada de palabra. Por ejemplo, un decodificador BCD a decimal tiene un código de entrada de 4 bits y 10 líneas de salida, de manera que una particular entrada BCD causará la activación exclusiva de una de las líneas de salida, de esta manera se indica un número decimal particular por cada línea de salida correspondiente a un número decimal, como podemos observar en la siguiente figura.

Decodificador

Entonces, en general, un decodificador es un dispositivo que ve sus entradas y determina qué número está ahí, y activa la salida que corresponde a ese número. Los decodificadores se usan ampliamente en circuitos con microprocesadores. Los decodificadores pueden tener una salida activa alta, y las inactivas bajas; o bien, la salida activa baja y las inactivas altas. En las salidas activas altas, el decodificador se construye utilizando compuertas AND, mientras que para salidas activas bajas se utilizan compuertas NAND. La figura siguiente muestra la configuración de un decodificador BCD a decimal para una salida activa baja y se presenta la tabla de verdad resultante.  👽

Decodificador BCD a decimal: 1 = ALTO, 0 = BAJO

Este tipo de decodificador está disponible como circuito integrado; por ejemplo, el 74LS145.

Uno de los decodificadores que más se utiliza es el BCD a siete, por ejemplo, el 74LS244, para tomar entrada BCD de 4 bits y producir una salida que alimente un display de siete segmentos.

 

👉  El término decodificador de 3 líneas a 8 líneas se utiliza cuando un decodificador tiene tres líneas de entrada y ocho de salida. Este toma el número binario de 3 bits y activa una de las ocho salidas que corresponden a ese número. En la siguiente figura se muestra cómo se puede implementar dicho decodificador, a partir de compuertas lógicas y su tabla de verdad.

Decodificador de 3 líneas a 8 líneas

Algunos decodificadores cuentan con uno o más entradas HABILITADAS que se usan para controlar la operación del decodificador. De esta manera, con la línea de HABILITACION ALTA el decodificador funcionará en su forma normal y las entradas determinarán cuál salida es ALTA; con la línea HABILITADA BAJA todas las salidas son sostenidas en cuanto a las entradas. La siguiente figura muestra un decodificador usado de manera frecuente de 3 líneas a 8 líneas con esta instalación, el 74LS138. 

El 74LS138: 1 = ALTO, 0 = BAJO, X = no es importante

Note que las salidas son activo BAJAS en lugar de activo ALTAS y el decodificador tiene tres líneas HABILITADAS con los requerimientos para el funcionamiento normal que El y E3 son BAJOS y E3 es ALTO. Todas las otras variaciones dan como resultado el decodificador deshabilitado y sólo una salida ALTA.

La figura siguiente  👇  muestra el tipo de respuesta que se puede obtener del decodificador 74LS138 para diferentes entradas.

El 74LS138

💢  Un decodificador 74LS138 se puede utilizar con un microprocesador con la HABILITACION empleada para el interruptor en el decodificador y luego depender de la salida desde tres líneas de salida desde el microprocesador de manera que una de las ocho salidas decodificadoras reciben la salida BAJA con todas las otras dejando la ALTA. Así, podemos considerar cada dispositivo de salida para tener una dirección, por ejemplo, un número de salida binario, de forma que cuando un microprocesador envíe una dirección al decodificador éste activa el dispositivo que ha sido asignado a esa dirección. El 74LS138 puede entonces ser transferido como un decodificador de dirección.

Escrito por Archie Tecnology