LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL Experiência 5: Análise de Circuitos Multiplexadores e Demultiplexadores

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Maria Luiza Bergmann Lobo
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1 22 1.Objetivos Utilizar um circuito multiplexador e um demultiplexador como elementos básicos de um sistema de transmissão de uma palavra de 8 bits. Utilizar o multiplexador para implementar uma função booleana. 2. Conceito 2.1 Multiplexador Um multiplexador é um circuito com múltiplas entradas e um única saída. Entradas de seleção, endereços, são utilizadas para controlar qual sinal de entrada será colocado na saída do circuito. Um multiplexador também pode ser denominado de seletor de dados. O número de entradas de seleção de um multiplexador (MUX) determina o número máximo de entradas que tal circuito pode ter, ou seja: N M = 2 (1) onde: M = número de entradas do MUX. N = número de bits de seleção do multiplexador. Na literatura é muito comum denominar o tipo do MUX pela seguinte regra: MUX 2 N para 1 (2) Na figura 1 é apresentado o símbolo lógico e a tabela de operação de um MUX 4 para 1. endereços entradas saída S 1 S 0 D 3 D 2 D 1 D 0 Y 0 0 X X X D 0 D X X D 1 X D X D 2 X X D D 3 X X X D 3 Figura 1: Símbolo e tabela de operação de um multiplexador 4 para 1. Multiplexadores estão disponíveis na forma de circuito integrado em uma grande variedade, alguns exemplos são: multiplexador 16 para 1 (TTL).

2 multiplexador 8 para 1 (TTL) multiplexador 4 para 1 (TTL) quatro multiplexadores 2 para 1 (TTL) multiplexador 16 para 1 (CMOS) multiplexador demultiplexador 8/1 e 1/8 (CMOS) Aplicações de multiplexadores 1. Utilizar um multiplexador para implementar a função booleana: (a) utilizar o CI (b) utilizar o CI Solução: F (C,B,A) = AB+B C+A B C. A primeira etapa neste projeto é construir a tabela verdade para a função a ser implementada. A partir disto, conecta-se nível lógico baixo para cada entrada do MUX que corresponda a uma combinação das variáveis de entrada para qual a saída é zero, e conecta-se nível lógico alto nas entradas do MUX que corresponda a uma combinação das variáveis de entrada para qual a saída é um. A segunda etapa é conectar as variáveis de entrada do sistema na entradas de endereço do MUX. O CI é um multiplexador 8 para 1. A figura 2 apresenta a tabela verdade e o esquemático do circuito implementado para realizar a função F(C,B,A). C B A AB+B C+A B C (D 0 ) (D 1 ) 2 A 3 B (D 2 ) 4 C 5 D0 6 D (D 3 ) 7 D2 8 D (D 4 ) 9 D4 10 D (D 5 ) 11 D6 12 D (D 6 ) 13 Strobe (D 7 ) Figura 2: Implementação da função booleana utilizando um MUX. F(C,B,A)=A.B+/B.C+/A./B./C 1 A B C D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GN Y WN MULTIPLEXER OUTPUT 14 F No item (a) deste exercício utilizou-se um MUX que possui três entradas de endereço para implementar uma função booleana que também possuía três variáveis de entrada. Mas um MUX um N entradas de endereço pode ser utilizado para implementar uma função booleana com N+1 variáveis de entrada. O ponto crucial do projeto é utilizar a variável mais significativa e/ou seu complemento para conduzir certas entradas do MUX.

3 24 A figura 3 mostra como o CI 74153, um MUX 4/1, pode ser utilizado para implementar uma função booleana que possui três variáveis de entrada. C B A AB+B C+A B C BA = 00 D 0 = 1 3 A 8 B BA = 01 D 1 = C 9 Strobe 4 D BA = 10 D 2 = 0 5 D1 6 D BA = 11 D 3 = 1 7 D BA = 00 D 0 = BA = 01 D 1 = C BA = 10 D 2 = BA = 11 D 3 = 1 Figura 3: Implementação da função booleana utilizando um MUX. Outras aplicações onde se utilizam circuitos multiplexadores são: realizar a conversão de dados paralelo-série; realizar o roteamento de dados. sistemas de transmissão de dados. 2.2 Demultiplexador F(C,B,A) = A.B+/B.C+/A./B./C 2 A B 1GN 1C0 1C1 1C2 1C3 2GN 2C0 2C1 2C2 2C Y 2Y MULTIPLEXER OUTPUT 10 F Um demultiplexador (DEMUX) disponibiliza um único sinal de entrada para múltiplas saídas. Então, se o MUX é um dispositivo 2 N para 1, o DEMUX e um dispositivo 1 para 2 N. O DEMUX também pode ser denominado de circuito distribuidor de dados. Na figura 4 é apresentado o símbolo lógico e a tabela de operação de um DEMUX 1 para 4. endereços entrada saídas S 1 S 0 I Y 3 Y 2 Y 1 Y Q Q 0 1 Q 0 0 Q 1 0 Q 0 Q Q Q Figura 4: Símbolo e tabela de operação de um demultiplexador 1 para 4. Demultiplexadores estão disponíveis na forma de circuito integrado em uma grande variedade, alguns exemplos são: demultiplexador de 1 para 16 (TTL) dois demultiplexadores de 1 para 4 (TTL) mux/demux 1/8 ou 8/1 (CMOS) demultiplexador de 1 para 8 (TTL).

4 multiplexador demultiplexador 8/1 e 1/8 (CMOS) Aplicações de demultiplexadores Aplicações onde se utilizam circuitos demultiplexadores são: realizar a conversão de dados série-paralelo. realizar o roteamento de dados. sistema de monitoração de segurança. sistemas de transmissão de dados. 3. Material: 01 CI 7404 (7400). 01 CI CI CI CI CI resistores de 220(Ω). 08 LEDS. 01 ponta de multímetro. 01 ponta de osciloscópio. Manuais de todos os CIs que serão utilizados neste laboratório. 4. Procedimentos 1 a Questão: Utilize portas lógicas do tipo AND, OR e NOT para implementar um multiplexador 2:1. Os sinais de entrada do referido multiplexador devem ser: A = sinal pulsado com freqüência de 1(Hz), B = 5 (V) e sinal de controle deve ser o sinal C. No projeto deve constar: tabela de operação e função lógica que representa a saída do multiplexador. 2 a Questão: Determine a função booleana e a tabela de operação que representa a operação do circuito dado abaixo. Implemente o referido circuito para comprovar o seu perfeito funcionamento.

5 26 Obs: o sinal A é o bit mais significativo do sinal de entrada. 3 Questão: Utilize o multiplexador para implementar a seguinte função lógica F = AB+B C+A BC. Qual a vantagem de se utilizar um multiplexador para implementar tal função em vez de portas lógicas básicas? 4 Questão: Realize o cascateamento dos multiplexadores existentes no CI para formar um único multiplexador de 8 para 1. Converta uma palavra da forma paralela para a serial. A palavra a ser convertida é : A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 = [A 7..A 0 ] = O bit A7 deve ser colocado na entrada 1C3. A conversão deve se iniciar do bit menos significativo da palavra. 5 Questão: Utilize o CI como um demultiplexador 1:8 para re-converter a palavra transmitida pelo MUX da questão 4 para a forma paralela.

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