Tipos de circuitos

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.
1. CODIFICADOR:
Un codificador es un circuito combinacional con 2N
entradas y N salidas, cuya misión es
presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.
Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y
codificadores con prioridad. En el caso de codificadores sin prioridad, puede darse el caso
de salidas cuya entrada no pueda ser conocida: por ejemplo, la salida 0 podría indicar que
no hay ninguna entrada activada o que se ha activado la entrada número 0. Además,
ciertas entradas pueden hacer que en la salida se presente la suma lógica de dichas
entradas, ocasionando mayor confusión. Por ello, este tipo de codificadores es usado
únicamente cuando el rango de datos de entrada está correctamente acotado y su
funcionamiento garantizado.
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.
1.1Codificadores 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).
· Si están activados dos o más interruptores a la vez el código será incorrecto, ya
que conducirán todos los diodos activados.
1.1. 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).
· GS: que pasa a nivel bajo cuando alguna de las entradas es activa.
1.2. 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.
Los tipos de codificadores más usuales en el mercado son los de matrices de diodos
Todos los diodos del codificador pueden ser sustituidos
por otro correspondiente formado por la base y el emisor
de un transistor. Si el colector se une a la tensión de
alimentación, entonces resulta una puerta OR seguidor de
emisor.
Anexos:Figura 01…. Resumen

Figura 02… Aplicaciones de los codificadores
Figura 03… Maquina en caliente para láminas de codificadores
Figura 04… Codificador de Video

2. DECODIFICADOR
Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a
la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N
bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor
o igual a 2N
), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las
combinaciones posibles de entrada. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar
como decodificador / demultiplexor. Esto es debido a que un demultiplexor puede
comportarse como un decodificador
Tabla de verdad para el decodificador de 2 a 4 líneas
Entradas Salidas
A B D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0

Si por ejemplo tenemos un decodificador de 2 entradas con 22
=4 salidas, su
funcionamiento sería el que se indica en la siguiente tabla, donde se ha considerado que
las salidas se activen con un "uno" lógico
Decodificador de 2 a 4 líneas.
Otro ejemplo eseste 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:
· 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.-
2.1. 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 puerta
produce una salida a nivel ALTO.
2.2. 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.

2.3. 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,…

Ejemplos:
3. 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
(Negative Temperature Coefficient). 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.
 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.
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.
Ejemplos:

4. CONTADOR
Los contadores son circuitos secuenciales que responden a una cadena de
impulsos que llegan a su entrada de manera que el estado del contador refleja el
númerode impulsos recibido.
Están constituidos por biestables, ya sean de uno u otro tipo, cuyas salidas y
entradas han de interconectarse de manera apropiada.
Clasificación de los contadores
4.1. Contadores Síncronos
Su característica distintiva es que la señal de cuenta se aplica a todos los biestables
simultáneamente. Este hecho significa que todos los biestables conmutarán a la
vez y, por tanto, no ocurrirán situaciones transitorias exteriores al código. Por otra
parte 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 la conmutación será el de un solo biestable.
Para el diseño de un contador de este tipo puede seguirse el proceso de diseño
indicado en el apartado sobre contadores asíncronos , pero nosotros vamos a
utilizar la teoría 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.
4.2. Contadores Crecientes
Veamos cual sería el proceso para realizar contadores síncronos binarios crecientes
de módulos: 2, 4 y 8.

Como resulta un circuito muy sencillo evitaremos realizar la tabla de estados y
asignaremos los códigos que serán coincidentes con los estados de salida:
4.3. Contadores Decrecientes. Reversibles
Los circuitos diseñados a manera de ejemplo en los apartados anteriores, cuentan
en sentido creciente, es decir, van tomando estados correspondientes a cifras de
mayor orden de magnitud conforme se aplican los impulsos de avance.
Puede diseñarse un tipo de contador tal que su contenido decrezca conforme le
llegan los impulsos de cuenta. El proceso de diseño es igual que para los
contadores crecientes.
4.4. Contadores Asíncronos
En los contadores asíncronos solamente uno de los biestables recibe la señal de
reloj exterior, al correspondiente a la cifra menos significativa, y las salidas de unos
biestables se conectan a las entradas de otros; son las conmutaciones de unos
biestables las que hacen bascular a los demás. No todos los biestables conmutan a
la vez ya que se acumularán retardos a medida que la señal va pasando de unos a

otros. La máxima velocidad de trabajo del contador vendrá limitada por estos
efectos. Tendremos presente la tabla de funcionamiento de los distintos tipos de
Biestables.
En los contadores asíncronos es usual utilizar biestables tipo T para su
implementación. Veamos algunos ejemplos de diseño de contadores asíncronos.
4.5. Contadores Predisponibles
El término predisponible se refiere a la cualidad que poseen ciertos contadores de
poder adquirir un estado directamente, mediante una carga en paralelo,
normalmente a 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 de
módulo variable al tomar como estado de partida uno cualquiera de los posibles.
En efecto, si un contador creciente de módulo N se predispone en M, de forma que
cada vez que supera el estado N toma como siguiente estado el M (en lugar de 0)
resulta que se habrá transformado en un contador de módulo N-M.
4.6. Contadores programables
Se refiere el título a contadores que pueden seguir más de una secuencia en
función de alguna entrada adicional que condiciona la secuencia de cuenta.
Podemos suponer un contador con dos secuencias de cuenta que a su vez pueden
ser totalmente independientes (excepto el estado inicial) o pueden compartir
algún estado. En cuanto a la entrada auxiliar necesaria para seguir una u otra
secuencia, puede ser que deba permanecer validada durante toda la secuencia, o
solamente en el momento en que se debe decidir por una de las dos secuencias.
Tomemos como ejemplo un contador decimal que posee una entrada de señal
auxiliar E, de forma que si E = 0 recorra la secuencia de números pares, y si E = 1

recorra la de los números impares. El estado de partida será el 0000. Las
secuencias son independientes como se puede deducir del enunciado.
Este problema puede resolverse de dos maneras. Una de ellas considerando que
mientras E = 0 solo son posibles los estados 2, 4, 6, 8 y durante el tiempo que E = 1
la secuencia será 1, 3, 5, 7, 9. La otra sería que ambos parten del mismo punto y en
función del valor que toma E en ese instante se toma una u otra secuencia. Los
diagramas de flujo para ambos casos serían:
El método de diseño de este tipo de contadores es en todo similar al visto
anteriormente, con la particularidad de incluir entradas adicionales.
4.7. Contadores en anillo
Un contador en anillo consta de tantos biestables como símbolos existen en la
base elegida. De todos estos biestables solo uno está a nivel alto y los restantes a
nivel bajo o viceversa.

Con cada impulso de cuenta este nivel alto (o bajo) se va desplazando
cíclicamente. Se dice que el contador se encuentra en estado n, cuando el
biestable Bn posee el nivel activo respecto a los demás. Para realizar su síntesis
puede procederse como en los casos anteriores sin embargo su estructura es tan
sencilla que en la práctica se construyen mediante registros de desplazamiento en
los que la salida del registro se conecta 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 realizar contadores
decimales de lectura directa sin necesidad de decodificador. El inconveniente es el
número de biestables utilizados.
4.8. 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
los impulsos de avance, del 0 al 4, el biestable permanece a cero, y del 5 al 9 pasa a
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.
Ejemplos:

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