1.Objetivos 2. Conceito

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL
Experiência 5: Análise de Circuitos Multiplexadores e Demultiplexadores
22
Autores: Prof. Dr. Leonardo Mesquita
Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior
Profa. Paloma Maria Silva Rocha
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:
M = 2N
(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 2N para 1
(2)
Na figura 1 é apresentado o símbolo lógico e a tabela de operação de um MUX 4 para 1.
endereços
S1
S0
0
0
0
1
1
0
1
1
entradas
D3 D2 D1
X X X
X X D1
X D2 X
D3 X X
D0
D0
X
X
X
saída
Y
D0
D1
D2
D3
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:
•
74150 – multiplexador 16 para 1 (TTL).
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• 74151 – multiplexador 8 para 1 (TTL).
• 74153 – multiplexador 4 para 1 (TTL).
• 74157 – quatro multiplexadores 2 para 1 (TTL).
• 4067 – multiplexador 16 para 1 (CMOS).
• 4051 – multiplexador – demultiplexador 8/1 e 1/8 (CMOS).
2.1.1. Aplicações de multiplexadores
1. Utilizar um multiplexador para implementar a função booleana:
F (C,B,A) = AB+B´C+A´B´C´.
(a) utilizar o CI 74151.
(b) utilizar o CI 74153.
Solução:
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 74151 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
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
A
0
1
0
1
0
1
0
1
AB+B´C+A´B´C´
1 (D0)
0 (D1)
0 (D2)
1 (D3)
1 (D4)
1 (D5)
0 (D6)
1 (D7)
F(C,B,A)=A.B+/B.C+/A./B./C
74151
2
A
3
B
4
C
5
D0
6
D1
7
D2
8
D3
9
D4
10
D5
11
D6
12
D7
13
Strobe
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
A
B
C
D0
D1
D2
Y
D3
WN
OUTPUT
14
F
D4
D5
D6
D7
GN
1
MULTIPLEXER
Figura 2: Implementação da função booleana utilizando um MUX.
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.
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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
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
A
0
1
0
1
0
1
0
1
AB+B´C+A´B´C´
1 BA = 00→ D0 = 1
0 BA = 01→ D1 = C
0 BA = 10→ D2 = 0
1 BA = 11→ D3 = 1
1 BA = 00→ D0 = 1
1 BA = 01→ D1 = C
0 BA = 10→ D2 = 0
1 BA = 11→ D3 = 1
F(C,B,A) = A.B+/B.C+/A./B./C
74153
3
A
8
B
9
Strobe
4
D0
5
D1
6
D2
7
D3
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
INPUT
VCC
A
B
1GN
1C0
1C1
1C2
1Y
1C3
2Y
OUTPUT
10
F
2GN
2C0
2C1
2C2
2C3
2
MULTIPLEXER
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
Um demultiplexador (DEMUX) disponibiliza um único sinal de entrada para múltiplas
saídas. Então, se o MUX é um dispositivo 2N para 1, o DEMUX e um dispositivo 1 para
2N. 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
S1
S0
I
Y3 Y2 Y1 Y0
0
0
Q
0 0 0 Q
0
1
Q
0 0 Q
1
0
Q
0 Q 0 0
1
1
Q
Q 0 0 0
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:
•
•
•
•
74154 - demultiplexador de 1 para 16 (TTL).
74155 - dois demultiplexadores de 1 para 4 (TTL).
4051 - mux/demux 1/8 ou 8/1 (CMOS).
74138 - demultiplexador de 1 para 8 (TTL).
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•
4051 – multiplexador – demultiplexador 8/1 e 1/8 (CMOS).
2.1.2. 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 7408
01 CI 7432.
01 CI 74151.
01 CI 74153.
01 CI 74155.
08 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
1a 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.
2aQuestão:
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.
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Obs: o sinal A é o bit mais significativo do sinal de entrada.
3 Questão:
Utilize o multiplexador 74153 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 74153 para formar um
único multiplexador de 8 para 1. Converta uma palavra da forma paralela para a serial.
A palavra a ser convertida é :
A7A6A5A4A3A2A1A0 = [A7..A0] = 11001001
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 74155 como um demultiplexador 1:8 para re-converter a palavra
transmitida pelo MUX da questão 4 para a forma paralela.
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