UTFPR EL66J 2011/2. Módulos-padrão combinacionais

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1 UTFPR EL66J 2/2 Módulos-padrão combinacionais

2 Refresh istemas numéricos e códigos binários. Análise e projeto de circuitos combinacionais. Módulos-padrão combinacionais Nesta aula: ecodificador (decoder), codificador (encoder) emultiplexador (demux, demultiplexer), multiplexador (mux, multiplexer) omador (adder) 2

3 ecodificador (decoder) Converte entradas codificadas em saídas codificadas, sendo que os códigos de entrada e saída são diferentes. ecoder binário: n entradas, 2 n saídas. Utilizado quando se quer ativar exatamente de 2 n saídas, a partir de uma entrada de n bits. 3

4 ecoder binário Entrada: um binário de n bits aída: -de-m (m=2 n ) Exemplo: ecoder 2-para-4 Tabela Nivel de gates (circuito)... 4

5 ecoder 2-para-4 I I I I Y Y Y 2 Y 3 Inputs Outputs I I Y Y Y2 Y3 Y Y Y 2 Y 3 Inputs Outputs I I Y Y Y2 Y3 I I I I Y Y Y 2 Y 3 Inputs Outputs I I Y Y Y2 Y3 Y Y Y 2 Y 3 Inputs Outputs I I Y Y Y2 Y3 5

6 ecoder binário Exemplo: ecoder 2-para-4 com Enable (entrada de habilitação) Tabela Nivel de gates (circuito)... 6

7 ecoder 2-para4 com enable I I EN Y Y Y 2 Y 3 EN Inputs Outputs I I Y Y Y2 Y3 X X 7

8 ecoder binário Exemplo: ecoder 3-para-8 comercial 74x38 8

9 Cuidado com o símbolo! Qual é o erro? 9

10 Cuidado com o símbolo! Qual é o erro? INVERÃO UPLA: POUCO RECOMENÁVEL OK OK

11 ecoder binário Exemplo: ecoder 2-para-4 comercial 74x39 2-para-4 duplo

12 Não é necessário que todas as palavras de código da entrada estejam contempladas na saída. Exemplo ecoder BC 4 entradas 6 palavras de código saídas 6 saídas não são decodificadas... 2

13 ecoder BC para 7 segmentos Também chamado de conversor de código Entradas: BC aídas: 7 segmentos (uma linha para cada segmento) aídas Tabela Entradas 3

14 Codificador (encoder) O código de saída tem menos bits que o código de entrada. Função oposta àquela do decoder. Encoder binário: 2 n entradas, n saídas. Utilizado quando se quer codificar (identificar) a entrada ativa (apenas entrada ativa). 4

15 Encoder binário n = 3 Entrada: 2 n linhas (código -de-m) aída: n linhas Exemplo: Encoder 8-para-3 Tabela Inputs I7 I5 I4 I3 I2 I I Outputs Y2 Y Y Nivel de gates (circuito)...

16 Encoder binário 8-para-3 Em geral, um encoder de 2 n -para-n pode ser construído a partir de n gates OR de 2 n- entradas. A entrada In é conectada ao gate jn se o bit jn na representação binária de In for. Representações binárias de I j2 j j I I I2 I3 I4 I5 I6 I7 I7 I5 I4 I3 I2 I I j j j2 Y Y Y2 Y = I + I3 + I5 + I7 Y = I2 + I3 + I6 + I7 Y2 = I4 + I5 + I6 + I7 6

17 Prioridade: se mais de uma entrada estiver ativa, a saída obedece a entrada de maior prioridade. Exemplo: Encoder 8-para-3 com prioridade: 74x48 7

18 emultiplexador (demux) Chaveia uma única entrada para várias saídas. Também chamado de distribuidor de dados. Exemplo: demux -para-4 (demux de 4 saídas) Analogia com chaves Tabela... Nivel de gates (circuito)... 8

19 Exemplo: demux -para-4 (demux de 4 saídas) A A A A ATA seleção A A 2 3 Inputs Outputs 2 3 A A 2 3 ATA seleção A A Inputs A A Outputs 2 3 ATA é o dado = = ou ATA A A A A ATA seleção A A 2 3 ATA 2 3 Inputs A A Outputs 2 3 ATA seleção A A 2 3 ATA 2 3 Inputs A A Outputs 2 3 9

20 Exemplos 74x39 2-to-4 line decoder/demux 74x38 3-to-8 line decoder/demux 74x54 4-to-6 line decoder/demux L = nível lógico baixo H = nível lógico alto = entrada de dados 74x54 74x39 74x38 L H L 2

21 Multiplexador (mux) Chaveia várias entradas para uma única saída. Também chamado de seletor de dados. Exemplo: mux 4-para- (mux de 4 entradas) Analogia com chaves Tabela... Nivel de gates (circuito)... 2

22 Exemplo: mux 4-para- (mux de 4 entradas) A A A A I I I 2 I 3 a b c d seleção A A a I I I 2 I 3 a b c d a a a Inputs A A Out a (é I) I I I 2 I 3 a b c d seleção A A b I I I 2 I 3 a b c d b b b Inputs A A Out a (é I) b (é I) A A A A I I I 2 I 3 a b c d seleção A A c I I I 2 I 3 a b c d c c c Inputs A A Out a (é I) b (é I) c (é I2) I I I 2 I 3 a b c d seleção A A d I I I 2 I 3 a b c d d d d Inputs A A Out a (é I) b (é I) c (é I2) d (é I3)

23 Exemplos 74x57 quad 2-input multiplexer 74x53 dual 4-input multiplexer 74x5 8-input multiplexer n = entradas de seleção (determina qual entrada é selecionada) 74x57 74x53 74x5 23

24 Um circuito com mux de 2 entradas quádruplo Há 4 chaves de 2 posições cada, todas controladas pela mesma entrada de seleção. É possível selecionar de 2 fontes de 4 bits cada. Os b bits de uma fonte em particular são distribuídos através de b chaves de n posições cada, para acomodar as n fontes. 24

25 mux/demux John F. Wakerly, igital esign Principles and Practices, 3rd ed., Prentice-Hall, fig

26 omador (adder) Co Ci O carry out da soma atual é o carry in da próxima A B Uma célula full-adder é capaz de resolver uma coluna de uma soma. Célula somador completo (full-adder) Então, para fazer um somador capaz de somar 2 números de n bits, precisamos de n células full-adder. 26

27 Projetar uma célula full-adder Inputs Outputs A B Ci Co

28 Exemplo A partir de células full-adder, obter um ripple-carry adder de 4 bits. a 3 a 2 a a b 3 b 2 b b + a 3 b 3 a 2 b 2 a b a b A B C i A B C i A B C i A B C i s 4 s 3 s 2 s s C o C o C o C o s 4 s 3 s 2 s s 28

29 Números binários com sinal Representação em complemento de 2 Para obter o complemento de 2 de um binário: o. inverter cada bit 2 o. somar O bit MB é o bit de sinal MB = (+) MB = (-) Com um binário de n bits, pode-se representar de -2 n- até 2 n- - John F. Wakerly, igital esign Principles and Practices, 3rd ed., Prentice-Hall, fig

30 Utilizando um circuito somador e binários em complemento de 2, é possível realizar também a operação de subtração. Exemplo John F. Wakerly, igital esign Principles and Practices, 3rd ed., Prentice-Hall, pp. 35 3