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LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL Experiência 5: Análise de Circuitos Multiplexadores e Demultiplexadores

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Autores: Prof. Dr. Leonardo Mesquita Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior Profa. Paloma Maria Silva Rocha

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE ENGENHARIA DE GUARATINGUETÁ

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:

NM 2= (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 entradas saídaS1 S0 D3 D2 D1 D0 Y 0 0 X X X D0 D0 0 1 X X D1 X D1 1 0 X D2 X X D2 1 1 D3 X X X 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).

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA


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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+BĆ+A´BĆ´.

(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 B A AB+BĆ+A´BĆ´ 0 0 0 1 (D0) 0 0 1 0 (D1) 0 1 0 0 (D2) 0 1 1 1 (D3) 1 0 0 1 (D4) 1 0 1 1 (D5) 1 1 0 0 (D6) 1 1 1 1 (D7)

F(C,B,A)=A.B+/B.C+/A./B./C

VCC13 Strobe INPUT

1

GN

ABC

D1D0

D5D4D3D2

D7D6

YWN

74151

MULTIPLEXER

VCC12 D7 INPUTVCC11 D6 INPUTVCC10 D5 INPUTVCC9 D4 INPUTVCC8 D3 INPUTVCC7 D2 INPUTVCC6 D1 INPUTVCC5 D0 INPUT

14 FOUTPUT

VCC4 C INPUTVCC3 B INPUTVCC2 A INPUT

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 B A AB+BĆ+A´BĆ´ 0 0 0 1 BA = 00→ D0 = 1 0 0 1 0 BA = 01→ D1 = C 0 1 0 0 BA = 10→ D2 = 0 0 1 1 1 BA = 11→ D3 = 1 1 0 0 1 BA = 00→ D0 = 1 1 0 1 1 BA = 01→ D1 = C 1 1 0 0 BA = 10→ D2 = 0 1 1 1 1 BA = 11→ D3 = 1

F(C,B,A) = A.B+/B.C+/A./B./C

2

2Y1Y

1C11C01GN

2C02GN1C31C2

2C22C1

AB

2C3

74153

MULTIPLEXER

VCC7 D3 INPUTVCC6 D2 INPUTVCC5 D1 INPUTVCC4 D0 INPUT

10 FOUTPUT

VCC9 Strobe INPUTVCC8 B INPUTVCC3 A INPUT

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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