Sistemas Digitais (SD) Circuitos combinatórios: descodificadores, codificadores, multiplexers e demultiplexers

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1 Sistemas Digitais (SD) Circuitos combinatórios: descodificadores, codificadores, multiplexers e demultiplexers

2 Aula Anterior Na aula anterior: Noção de circuito combinatório; Tempo de propagação num circuito; Dispositivos lógicos especiais: Buffer de três estados (tri-state); Portas de passagem (transmission gates).

3 Planeamento Teste

4 Sumário Tema da aula de hoje: Circuitos combinatórios típicos: Descodificadores Codificadores Multiplexers Demultiplexers Bibliografia: M. Mano, C. Kime: Secções.7 a.9 G. Arroz, J. Monteiro, A. Oliveira: Secções 4. a 4.5 4

5 Descodificador Descodificador (em inglês, Decoder) O descodificador binário é um circuito combinatório que permite, perante uma combinação de entradas, activar uma e só uma saída. I I O O O O DESCODIFICADOR :4 I I O O O O No símbolo do componente, o índice dos sinais de entrada/saída permite identificar claramente as saídas e o peso de cada um dos sinais de entrada. 5

6 Descodificador Descodificador com entrada de activação (Enable): A entrada de ABLE permite, quando activa (neste caso, a ), que o descodificador funcione normalmente. Quando não activa, inibe o seu funcionamento fazendo com que todas as saídas fiquem inactivas (neste caso, todas a ). I I O O O O DESCODIFICADOR :4 I I Enable O O O O 6

7 Descodificador Descodificador: estrutura interna A figura representa a estrutura interna de um descodificador binário de entradas. Cada saída representa uma das combinações possíveis das entradas I I O O O O O. I O I O O O I.I O I.I O I.I O I.I 7

8 Descodificador Descodificador com saídas activas a zero No símbolo do componente, o Δ na saída indica que esta é activa a, i.e., a saída seleccionada tem um e as outras têm um. (funciona como se tivesse um inversor na saída) I I O O O O I I O O O O 8

9 Descodificador Descodificadores: exemplos de componentes DESCODIFICADOR :8 DUAL DECODER :4 4 74LS LS9 Nos exemplos os sinais de saída são activos a zero. No 8 o Enable é um AND de entradas, delas negadas. No 9 o Enable é activo a zero. No 55 o Enable é um AND de entradas, delas negada. DUAL DECODER :4 74LS55 9

10 Codificador Codificador (em inglês, encoder): O codificador binário é um circuito combinatório que indica qual das entradas possíveis é que está activa (neste caso, a ). I I I I O O I I I I O O Nesta versão simples, o codificador só considera 4 das 6 combinações possíveis de entrada. O circuito não distingue a situação de todas as entradas estarem a. O circuito não distingue as situações em que estão a mais do que uma entrada.

11 Codificador Codificador de prioridade: As entradas deste codificador têm uma ordem de prioridades: em caso de mais de uma entrada activa (a ) é considerada a de maior prioridade. I I I I O O V X X X X X X I I I I V O O A entrada I é a de maior prioridade, seguida da I, da I, e a I é a de menor prioridade. A saída V suplementar indica se existe pelo menos uma entrada activa (a ).

12 Multiplexer Multiplexer: O multiplexer é um circuito combinatório que permite, através da especificação dos sinais de selecção, encaminhar uma das N entradas de dados para a saída. Exemplo: multiplexer 4: Comportamento S S O S S D D O D D D D O D D D D D SEL(S,S) D As entradas de selecção determinam a entrada de dados cujo valor é colocado na saída.

13 Multiplexer Multiplexer: estrutura interna S S O S D S D D D D D O O D.S.S D.S.S D.S.S D.S. S D D

14 Multiplexer Multiplexer: estrutura interna alternativa S S O D D S S D D O D D D D 4

15 Multiplexer Multiplexer: simbologia MULTIPLEXER 4: simples } G MULTIPLEXER 4: com enable } G S S O D D D D X X 5

16 Multiplexer Multiplexer: saída tri-state S S } G S S } G D O D O_tri_state D D D D D D Saída tri-state S S _L O O_tri_state - - Z D D D D D D D D 6

17 Multiplexer Multiplexers: exemplos de componentes 8: 74LS5 } G _ QUAD : 74LS57 G DUAL 4: } 74LS5 G _ Nos exemplos os sinais de Enable são activos a zero (a activação do funcionamento normal do componente acontece quando =). O 745 tem uma saída suplementar que é a negação da outra. 7

18 Demultiplexer Demultiplexer: O demultiplexer é um circuito combinatório que permite, através da especificação dos sinais de selecção, encaminhar a entrada para uma das N saídas. Exemplo: Demultiplexer :4 D S S } G _ IN O O O O IN O O O O S S O O O O IN IN IN IN SEL(S,S) 8

19 Demultiplexer Demultiplexer: estrutura interna S DEMULTIPLEXER :4 S S O O O O S IN IN OUT IN IN IN OUT OUT O IN.S.S O IN.S.S OUT O IN.S.S O IN.S.S 9

20 Demultiplexer vs Descodificador Demultiplexeres e Descodificadores: Um descodificador com enable é equivalente a um demultiplexer, sendo as entradas de dados do primeiro as entradas de selecção do segundo e a entrada de enable do primeiro a entrada de dados do segundo. Nota: os símbolos abaixo referem a mesma funcionalidade do circuito. DUAL D :4 74LS9 DECODER :4 74LS9 D } G _ 74LS9 } G _

21 Aplicações Descodificadores: aplicações (f. combinatórias) Realização de funções combinatórias de variáveis com decoders :8 f(x,y,z) = m(,5,7) Z Y X 4 F f(x,y,z) = m(,,4) F

22 Aplicações Descodificadores: aplicações (f. combinatórias) Realização de funções combinatórias de variáveis com decoders :8 com saídas activas a. f(x,y,z) = m(,5,7) f(x,y,z) = m(,,4) Z Y X 4 74LS F F 5V 7

23 Aplicações Multiplexers: aplicações (f. combinatórias) Exemplo de realização de funções combinatórias de variáveis com 4: F A AB A B F B A } G _ VCC "" "" "" F "" VGND

24 Aplicações Multiplexers: aplicações (f. combinatórias) Exemplo de realização de funções combinatórias de variáveis com 4: F A B A C ABC A B C F F F C F F C B A } G _ "" C "" C F 4

25 Aplicações Descodificadores: aplicações (descodificação) Exemplo de realização de um DECODER :8 tendo por base DECODERs :4 A A D D A D D D4 D5 D6 D7 5

26 Aplicações Multiplexers: aplicações (multiplexagem) Exemplo de realização de um 8: tendo por base s 4: S S S } G _ S D D D D S S S } G _ OUT OUT D4 D5 D6 D7 OUT 6

27 Aplicações Multiplexers: aplicações (multiplexagem) Exemplo de realização de um 6: tendo por base 4 s 4: S S S S } G _ D D D D OUT S S } G _ D8 D9 D D OUT OUT S S } G _ S S } G _ D4 D5 D6 D7 OUT D D D4 D5 OUT 7

28 Aplicações Multiplexers: aplicações (multiplexagem) Exemplo de realização de um 6: tendo por base 4 s 4: tri-state S S S S D } G S S D4 } G D D5 D D6 D D7 S S S } G S S } G D D8 D D9 D4 D D5 D 8

29 Próxima Aula 9

30 Próxima Aula Tema da Próxima Aula: Circuitos combinatórios típicos: Somadores / Subtractores Comparadores

31 Agradecimentos Algumas páginas desta apresentação resultam da compilação de várias contribuições produzidas por: Nuno Roma Guilherme Arroz Horácio Neto Nuno Horta Pedro Tomás