Un multiplexor es un dispositivo que permite dirigir la informaci´on on digital procedente de diversas fuentes a una unica u´nica l´ınea para ser transmitida tran smitida a trav´es es de dicha l´ınea a un destino com´ un. un. El multiplexor b´asico asico posee varias l´ l´ıneas de entrada entrada de datos y una unica u ´nica l´ınea de salida. salida . Tambi´en en posee po see entradas entrada s de selecci´ selecc i´ on de datos, que permiten conon mutar los datos digitales provenientes de cualquier entrada hacia la linea de salida. A los multiplexores tambi´en en se les conoce como selectores selecto res de datos. da tos.
2.
El mul multi tipl plex exor or como como gene genera rado dor r de funcio funciones nes uniuniversal
Una aplicaci´on o n muy util u ´ til de los multiplexores/selectores de datos consiste en la generaci´on on de funciones l´ ogicas combinacionales en forma de suma de productos. Cuando se ogicas emplea de esta manera puede reemplazar a los dise˜ nos combinacionales en base a puertas nos l´ogicas ogicas discretas, lo que permite reducir dr´ asticamente asticamente el n´ umero de circuitos integrados umero utilizados y una mayor facilidad a la hora de cambiar un dise˜ no. no. En general, para implementar una funci´ on on de n variables es necesario un multiplexor de n − 1 entradas de selecci´ on de datos. En esta secci´ on on realizaremos la implementaci´ on on on de una funci´ on on de tres variables y una funci´on on de cuatro variables. 1
En el primer caso utilizaremos el 74LS151 para implementar la funci´ on f 1 = abc + abc + abc + abc. Para ello montaremos el siguiente circuito (Figura 1) donde a es el bit menos significativo: a b c
5V
0 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7
f 1
E
Figura 1: Multiplexor generador de funciones l´ ogicas de 3 variables Una vez implementado el circuito con la ayuda de la hoja de caracter´ısticas, conectaremos la salida a un diodo led (con su respectiva resistencia limitadora en serie) para comprobar cuando la funci´ on toma los valores l´ogicos ‘1’ y ‘0’. Tampoco olvidar habilitar el circuito integrado poniendo a masa la patilla de habilitaci´on. Con ello, 1. Introducir todas las combinaciones posibles de entrada por los selectores de datos a a desarrollar la tabla de verdad del circuito. Para ello se llevar´ an b y c lo que permitir´ a masa o a alimentaci´on las entradas de selecci´ on de datos seg´ un convenga. 2. Se dise˜ nar´a las conexiones para que el mismo multiplexor realice la funci´on f 1 = abc + abc + abc. Desarrollar la tabla de la verdad del circuito. Ahora es el turno de realizar el montaje de una funci´ on de cuatro variables. Para ello montaremos con la ayuda de las hojas de caracter´ısticas el circuito que se muestra en la Figura 2. Igual que en anterior montaje, una vez implementado el circuito conectaremos la salida a un diodo led (con su respectiva resistencia limitadora en serie) para comprobar cuando la funci´on toma los valores l´ogicos ‘1’ y ‘0’. Tampoco olvidar habilitar el circuito integrado poniendo a masa la patilla de habilitaci´ on. Con ello, 1. Introducir todas las combinaciones posibles de entrada por los selectores de datos a a desarrollar la tabla de verdad del circuito que a su vez nos b, c y d lo que permitir´ permitir´ a obtener la funci´ on f 2 que implementa el circuito. Para ello se llevar´an a masa o a alimentaci´ on las entradas de selecci´on de datos seg´ un convenga. 2. Se dise˜ nar´an las conexiones necesaria para obtener la misma funci´ on f 2 pero con puertas l´ ogicas discretas. 3. Dise˜nar y montar con un multiplexor 8:1 la funci´ on:f = abcd + abcd + abcd + abcd + abcd + abcd + abcd + abcd 2
a b c d
5V
0 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7
f 2
E
Figura 2: Multiplexor generador de funciones l´ ogicas de 4 variables
3.
Extensi´ on de multiplexores
Como sabemos, en el mercado se encuentran circuitos integrados multiplexores de hasta 16 entradas. En algunos sistemas digitales es posible que se necesiten mas de 16 entradas a multiplexar. Entonces el dise˜ nador se ve obligado a utilizar m´ as de un integrado para resolver su problema. En concreto en esta pr´actica se pide que se dise˜ ne y se monte utilizando multiplexores 74HC151 (2) y cualquier otra l´ ogica necesaria un circuito que multiplexe 16 lineas de entrada de datos a una sola linea de salida de datos. Posteriormente compruebe su funcionamiento seleccionando las entradas D0 , D4 , D8 y D13
4.
Un ejemplo de aplicaci´ on: Display multiplexor de 7 segmentos
Esta pr´ actica pretende que el alumno entienda el significado de la multiplexaci´o n de un canal de datos. Para ello se montar´ a el circuito de la Figura 3. A diferencia de los anteriores montajes, esta vez se necesitan utilizar cuatro multiplexores 2 a 1 como los que implementa el 74LS157. Tambi´en es necesario generar una se˜ nal cuadrada de 0 a 5 V que introduciremos por la entrada de selecci´ o n de datos. Por u ´ ltimo, indicar que no se debe olvidar habilitar los integrados de forma conveniente. Una vez montado el circuito con la ayuda de la hoja de caracter´ısticas, 1. Indicar a que frecuencia los displays no muestran ning´ un tipo de parpadeo (frecuencia nominal de trabajo) 2. Indicar el rango de frecuencia m´ aximo y m´ınimo de funcionamiento 3. Comprobar su funcionamiento adecuado para varias combinaciones de n´ umeros en BCD. 4. Explique claramente cual es la funci´ on de cada circuito integrado.
3
En G a0 b0 a1 b1 a2 b2 a3 b3
A
0 1 2 3 4 5 6 7
B C D
74LS157
74LS48
1Y 0
A1
1Y 1
B1
1Y 2 G1 (EN )
1Y 3
74LS139
Figura 3: Multiplexaci´on de un display de 7 segmentos
