tipo de circuito

1. TIPOS DE CIRCUITOS
En un archivo de Word elabora una investigación sobre tres circuitos del tipo: Codificador,
decodificador, comparador y contador y sus aplicaciones. Explica detalladamente cómo
funcionan dichos circuitos.
CODIFICADOR.-
Son los dispositivos MSI que realizan la operación inversa a la realizada por los
decodificadores. Generalmente, poseen 2n entradas y n salidas.
Cuando solo una de las entradas está activa para cada combinación de salida, se le denomina
codificador completo.
Por ejemplo, el siguiente circuito proporciona a la salida la combinación binaria de la entrada
que se encuentra activada. En este caso se trata de un codificador completo de 8 bits, o
también llamado codificador de 8 a 3 líneas:
Las salidas codificadas, generalmente se usan para controlar un conjunto de 2n
Dispositivos, suponiendo claro está que sólo uno de ellos está activo en cualquier momento.
Sin embargo cuando nos encontremos con que se deben controlar dispositivos que pueden
estar activos al mismo tiempo, problema que se suelen encontrar los sistemas
microprocesadores, es preciso usar un dispositivo que nos proporcione a la salida el código del
dispositivo que tenga más alta prioridad.
1. Codificadores sin prioridad:
Son aquellos que cuando se les aplican dos o más señales de entrada presentan una
salida que no corresponde a la codificación de una señal de entrada; Un ejemplo de
codificador sin prioridad se puede realizar con una matriz de diodos como el de la
figura:
· Al activar el interruptor del número decimal, la salida es su código en binario decimal
(código BCD).

2. · Si están activados dos o más interruptores a la vez el código será incorrecto, ya que
conducirán todos los diodos activados.
2. Codificadores con prioridad:
Son aquellos en los que las salidas representan el código binario correspondiente a la
entrada activa que tenga mayor valor decimal (prioridad ascendente), en caso de que
varias entradas estén activadas simultáneamente. Cuando la entrada que actúa sobre
la salida es la menor de todas las entradas activadas, se denomina prioridad
descendente. En él se incluye la lógica necesaria para asegurar que cuando dos o más
entradas son activadas al mismo tiempo, el código de salida corresponderá al de la
entrada que tiene asociado el mayor de los números En la siguiente figura tenemos
como ejemplo de codificador con prioridad ascendente el circuito integrado TTL
74148, que tiene 8 (23) líneas de entrada (0 a 7), y 3 líneas de salida. La relación de
pines de este integrado es la siguiente:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: entradas activas a niveles bajos (0V).
· EI: entrada de inhibición que debe estar a nivel bajo (0V) para que se realice la
codificación.
· C, B y A: en las salidas aparecen, activas también a nivel bajo (0V), los datos
codificados en binario de tres bits (4-2-1).
· E0: que, en nivel bajo, indica que ninguna de las entradas es activa (sirve para
distinguir entre las situaciones de activación de la entrada 0 y ninguna entrada activa,
ya que en ambos casos las salidas están a nivel alto).

3. · GS: que pasa a nivel bajo cuando alguna de las entradas es activa.
3. Circuitos de N bits en base a circuitos de 4 bits
Hay dos métodos para conseguir un codificador de N a 2 N bits en base a codificadores
de M a 2M bits, siendo N > M. El primero de los métodos es en cascada y el segundo
en paralelo.
Desarrollo en cascada de un codificador 16 a 4 en base a codificadores 8 a 3.
Desarrollo en paralelo de un codificador 16 a 4 en base a codificadores 8 a 3.
Aplicaciones.-

4. DECODIFICADOR.-
Un decodificador es un circuito lógico con n entradas y 2n salidas como máximo, tal que para
cada combinación de entradas se activa al menos una salida. Si sólo se activa una salida se
denomina decodificador completo.
Por ejemplo este es un circuito decodificador completo de 3 a 8 líneas, permitiría la activación
de un dispositivo al proporcionarle la dirección de dicho dispositivo. Dispone de una entrada
de HABILITACIÓN (enable) que conecta o desconecta (coloca todas sus salidas al nivel no
activo) el dispositivo. En este caso dicha entrada es activa a NIVEL BAJO, ya que el dispositivo
se activa cuando dicha entrada recibe un ‘0’ lógico.
Los decodificadores pueden dividirse en diferentes tipos:
· EXCITADORES (DRIVERS), que controlan algún dispositivo.
· NO EXCITADORES, los que no se usan para dicho fin.
Tanto las entradas como las salidas, principalmente estas últimas, pueden ser:

5. · ACTIVAS A NIVEL ALTO: la salida activa es 1 y la no activa 0.
· ACTIVAS A NIVEL BAJO: la salida activa es 0 y la no activa 1.
Además el número de entradas de habilitación puede ser de una o más, y pueden estar activas
a nivel alto o bajo.
Podemos encontrar decodificadores de muy diversos “tamaños”: De 2 a 4 líneas De 3 a 8
líneas (bin a oct) De 4 a 16 líneas (bin a hex) Convertidores de códigos: BCD/decimal y BCD/7-
Seg .
Tipos.-
1. Decodificadores binarios básicos. Cuando se quiere determinar cuándo por ejemplo
aparece 1001 en las entradas de un circuito digital.
Todas las entradas de la puerta AND están a nivel ALTO ya que dicha puertaproduce
una salida a nivel ALTO.
2. El decodificador de 4 bits ó decodificador 1 de 16.
Se utiliza para poder decodificar todas las combinaciones de 4 bits. Para cualquier
código dado en las entradas solo se activa una de las posibles dieciséis salidas.
Si requerimos una salida a nivel bajo, el decodificador de
puede implementar con puertas NAND e inversores, uno por cada salida.
A continuación se muestra la tabla de verdad de un decodificador 1 de 16 con salidas
activas a nivel alto.

6. 3. El decodificador BCD a decimal.
Convierte cada código BCD en uno de los diez posibles dígitos decimales.
El método de implementación es el mismo que para un decodificador 4 a 16,pero con
la diferencia de que las salidas son solo 10.
Obtendremos salidas activas a nivel ALTO y BAJO implementando las funciones con
puertas AND y NAND respectivamente.
Aplicaciones
Los decodificadores se emplean fundamentalmente para seleccionar los diferentes
puertos de E/S ( entrada/salida) y así la computadora pueda comunicarse con los
diferentes dispositivos externos ( periféricos). Estos decodificadores son conocidos
como decodificador de direcciones de puertos.
Direccionar una localidad de memoria, conversión de datos binarios,…

7. COMPARADOR.-
Estos circuitos permiten la comparación en magnitud de dos números de n bits, con la
posibilidad de tener conexiones en cascada para efectuar comparaciones más grandes .
Adicional a las entradas de los dos números de 4 bits el integrado 74 LS 85 posee otras tres
marcadas como A>B, A<B y A=B que pueden ser conectadas desde las salidas correspondientes
de la siguiente etapa que maneja los bits menos significativos para realizar comparaciones de
números de 8, 12, 16 bits.
 Circuito comparador simple no inversor.
El primer circuito a realizar en esta segunda práctica de laboratorio se trata de un circuito
comparador simple no inversor utilizando un amplificador operacional. También se
empleará un transistor NPN para disparar un LED dependiendo de la comparación
realizada en el amplificador a partir de la temperatura tomada en un NTC. Este circuito a
montar en el laboratorio se muestra en la siguiente imagen
El circuito realiza una comparación de los niveles de tensión que el amplificador
operacional posee en sus entradas y hará que el transistor Q conduzca o no (encendiendo
el LED o apagándolo) dependiendo de la salida. El amplificador dará una salida alternante
entre los valores de aproximadamente 11V y -11V (VCC y VEE con un error de ±1V) no
invertida dependiendo si el valor de referencia (entrada + o no inversora del amplificador)
es mayor o menor, respectivamente, del valor proporcionado en la entrada de
comparación (entrada – o inversora del amplificador). El valor de la entrada + se encuentra
fijado por los valores de resistencias R2 y R3, pero el de la entrada – se halla conectado a
un sensor resistivo de temperatura NTC (NegativeTemperatureCoefficient). Como se vio en
la práctica de simulación, un sensor NTC reduce su resistencia al aumentar su temperatura
y viceversa (véase el manual de la práctica de simulación para más información del
elemento NTC). Por lo tanto, dependiendo de la temperatura que detecte el NTC,
aumentará o disminuirá su resistencia, haciendo que cambie la tensión en la entrada –, y
que la comparación del amplificador conmute entre los valores ±12V. El diodo conducirá o
no, haciendo que al transistor Q le llegue o no una corriente de base para que conduzca
(modo saturación) o no (modo corte). Al conducir, el LED se encenderá.

8.  Circuito comparador mediante realimentación positiva.
El segundo circuito a realizar en esta segunda práctica de laboratorio se trata de un
Trigger de Schmitt . Un Trigger de Schmitt es un comparador que tiene dos umbrales
de tensión de entrada diferentes gracias al uso de una realimentación positiva. A la
existencia de dos umbrales de comparación se denomina histéresis.
Principalmente, el Trigger de Schmitt usa la histéresis para prevenir el ruido que podría
tener la señal de entrada y que puede causar cambios de estado si los niveles de
referencia y entrada son parecidos. En la Figura 6, se muestra el funcionamiento de un
Trigger de Schmitt simétrico, que compara la señal de entrada UE con dos niveles de
tensión UTL (Low-Bajo) y UTH (High-Alto).
El funcionamiento es el siguiente: inicialmente, mientras el valor de la entrada UE sea
menor que UTH (UE<UTH), el valor de la salida es USH. Una vez que el valor de la
entrada UE supera por poco UTH, entonces se cambia de estado y si UE es mayor que
UTL (UE>UTL), la salida conmuta a USL. Finalmente, cuando UE sea menor que UTL
(UE>UTL), entonces la salida volverá al estado de USH. A continuación se muestra una
imagen del funcionamiento mencionado.

9. Para implementar el Trigger de Schmitt en esta práctica se utilizará un amplificador
operacional realimentado positivamente (Figura 7). Los niveles de conmutación de la
salida serán en este caso de VCC para USH, y VEE para USL (despreciando la caída de
aproximadamente 1V dentro del operacional), dependiendo si el valor de voltaje en la
entrada inversora es menor que UTH (valor determinado por R2, R3 y USH=VCC) o
mayor que UTL (valor determinado por R2, R3 y USL=VEE). En la práctica, se propone
que el nivel de tensión en la entrada inversora esté determinado por un elemento LDR
(Light Dependent Resistor), que posee una resistencia variable en función de la luz que
capte del entorno. El LDR utilizado es el NSL-19M51, cuyo datasheet se proporciona
con el material de la práctica. Al igual que el circuito anterior, la comparación se podrá
verificar con el encendido de un LED en la salida del amplificador operacional, activado
mediante un transistor NPN.
 CONTADOR.-
Los contadores son circuitos secuenciales que responden a una cadena deimpulsos
que llegan a su entrada de manera que el estado del contador refleja el número
de impulsos recibido.
Están constituidos por biestables, ya sean de uno u otro tipo, cuyas salidas yentradas
han de interconectarse de manera apropiada.
Clasificación de los contadores
CONTADORES SÍNCRONOS
Su característica distintiva es que la señal de cuenta se aplica a todos losbiestables
simultáneamente. Este hecho significa que todos los biestables conmutarán ala vez y,
por tanto, no ocurrirán situaciones transitorias exteriores al código. Por otraparte al
conmutar todos los biestables a un tiempo, la frecuencia máxima de trabajo será,en
general, mayor que en los contadores asíncronos. El retardo implicado en
laconmutación será el de un solo biestable.
Para el diseño de un contador de este tipo puede seguirse el proceso de
diseñoindicado en el apartado sobre contadores asíncronos , pero nosotros vamos a
utilizar lateoría de Autómatas Finitos para realizarlos, teniendo en cuenta que :
* Siempre lo haremos por Moore
* Que cada estado interno se corresponde con un estado del contador(coinciden las
salidas del contador con la de los biestables que lo forman).
* La única señal de entrada es la del reloj.
Contadores Crecientes
Veamos cual sería el proceso para realizar contadores síncronos binarioscrecientes de
módulos : 2, 4 y 8.

10. Como resulta un circuito muy sencillo evitaremos realizar la tabla de estados
yasignaremos los códigos que serán coincidentes con los estados de salida:
Contadores Decrecientes. Reversibles
Los circuitos diseñados a manera de ejemplo en los apartados anteriores, cuentanen
sentido creciente, es decir, van tomando estados correspondientes a cifras de
mayororden de magnitud conforme se aplican los impulsos de avance.
Puede diseñarse un tipo de contador tal que su contenido decrezca conforme lellegan
los impulsos de cuenta. El proceso de diseño es igual que para los
contadorescrecientes.

11. CONTADORES ASÍNCRONOS
En los contadores asíncronos solamente uno de los biestables recibe la señal dereloj
exterior, al correspondiente a la cifra menos significativa, y las salidas de
unosbiestables se conectan a las entradas de otros ; son las conmutaciones de unos
biestableslas que hacen bascular a los demás. No todos los biestables conmutan a la
vez ya que seacumularán retardos a medida que la señal va pasando de unos a otros.
La máximavelocidad de trabajo del contador vendrá limitada por estos efectos.
Tendremos presentela tabla de funcionamiento de los distintos tipos de biestables.
En los contadores asíncronos es usual utilizar biestables tipo T para suimplementación.
Veamos algunos ejemplos de diseño de contadores asíncronos.
Contadores Predisponibles
El término predisponible se refiere a la cualidad que poseen ciertos contadoresde
poder adquirir un estado directamente, mediante una carga en paralelo,
normalmentea través de las entradas asíncronas de los biestables que forman el
contador.
El interés de estos contadores radica en la posibilidad de obtener un contador
demódulo variable al tomar como estado de partida uno cualquiera de los posibles.
Enefecto, si un contador creciente de módulo N se predispone en M, de forma que
cada vezque supera el estado N toma como siguiente estado el M (en lugar de 0)
resulta que sehabrá transformado en un contador de módulo N-M.
Contadores Programables
Se refiere el título a contadores que pueden seguir más de una secuencia enfunción de
alguna entrada adicional que condiciona la secuencia de cuenta.
Podemos suponer un contador con dos secuencias de cuenta que a su vez puedenser
totalmente independientes (excepto el estado inicial) o pueden compartir
algúnestado. En cuanto a la entrada auxiliar necesaria para seguir una u otra
secuencia,puedeser que deba permanecer validada durante toda la secuencia, o
solamente en el momentoen que se debe decidir por una de las dos secuencias.
Tomemos como ejemplo un contador decimal que posee una entrada de señalauxiliar
E, de forma que si E = 0 recorra la secuencia de números pares, y si E = 1recorra la de
los números impares. El estado de partida será el 0000. Las secuencias
sonindependientes como se puede deducir del enunciado.
Este problema puede resolverse de dos maneras. Una de ellas considerando
quemientras E = 0 solo son posibles los estados 2, 4, 6, 8 y durante el tiempo que E = 1
lasecuencia será 1, 3, 5, 7, 9. La otra sería que ambos parten del mismo punto y

12. enfuncióndel valor que toma E en ese instante se toma una u otra secuencia. Los
diagramas deflujo para ambos casos serían:
El método de diseño de este tipo de contadores es en todo similar al
vistoanteriormente, con la particularidad de incluir entradas adicionales.
Contadores en anillo
Un contador en anillo consta de tantos biestables como símbolos existen en labase
elegida. De todos estos biestables solo uno está a nivel alto y los restantes a nivelbajo
o viceversa.

13. Con cada impulso de cuenta este nivel alto (o bajo) se va desplazandocíclicamente. Se
dice que el contador se encuentra en estado n, cuando el biestableBnposee el nivel
activo respecto a los demás. Para realizar su síntesis puede procedersecomo en los
casos anteriores sin embargo su estructura es tan sencilla que en la prácticase
construyen mediante registros de desplazamiento en los que la salida del registro
seconecta a la entrada del mismo, y cargando el registro con el valor deseado al inicio.
Así un contador en anillo de módulo 4 sería el mostrado.
La ventaja de los contadores en anillo está en la posibilidad de
realizarcontadoresdecimales de lectura directa sin necesidad de decodificador. El
inconvenientees el número de biestables utilizados.
Contador biquinario
Es un contador en anillo de cinco etapas al que se añade un biestable(normalmente
tipo T) que cambia de estado cada cinco impulsos de avance. Con losimpulsos de
avance, del 0 al 4, el biestable permanece a cero, y del 5 al 9 pasa a 1.
La tabla de funcionamiento sería la 9.12, y el circuito la figura 9.13.
La ventaja respecto del contador en anillo es que se produce un ahorro del 40%de
biestables, en cambio, ahora es necesario decodificar las salidas.