sumador 4 bits

Práctica 1. Prueba de un circuito combinacional e implementación del mismo en un GAL (Sumador de 4 bits)

Introducción.
Para poder realizar esta práctica es necesario tener conocimiento del álgebra booleana, ya que gracias a esta se obtendrá la ecuación necesaria, así como conocer acerca del GAL.
El álgebra booleana difiere de manera importante del álgebra ordinaria, en que las constantesy variables booleanas solo pueden tener dos valores posibles 0 ó 1. Éstas variables se emplean con frecuencia para representar el nivel de voltaje presente en un alambre o en las terminales de entrada y salida de un circuito. Por ejemplo, en cierto sistema digital el valor booleano 0 podría asignarse a cualquier voltaje en el intervalo de 0 a 0.8 v, en tanto el valor 1 podría ser asignado acualquier voltaje en el ámbito de 2 a 5 v.
Así pues el 0 y 1 no representan números, sino que en su lugar representan el estado de una variable de voltaje o bien lo que se conoce como su nivel lógico. [1]
El resultado de utilizar álgebra booleana se puede representar por la utilización una ecuación, tabla de verdad, así como un diagrama esquemático.

Existen tres operaciones básicas:
Adición(OR)
Multiplicación (AND)
Complementación (NOT)

La tabla de verdad.
Muchos circuitos lógicos tienen más de una entrada y solamente una salida, una tabla de verdad muestra la forma en que la salida del circuito lógico Responde a las diversas combinaciones de niveles lógicos en las entradas.

En cada tabla las combinaciones posibles de niveles lógicos 0 y 1 para las entradas A, B, C, D seenlistan del lado izquierdo y el nivel lógico resultante para la salida x a la derecha.
El número de combinaciones de entrada será igual a 2N para una tabla de verdad de N entradas. [1]

Ejemplo:










Tabla 1.1 Ejemplo de una tabla de verdad

Ejemplo:

Fig. 1..1 Ejemplo de un diagrama a partir del cual se obtiene unaexpresión booleana


Del diagrama de la Fig. 1.1 se obtiene la ecuación booleana: X=/(A+D) (/ABC), de la siguiente manera:
La señal A entra a un inversor, la salida entra a la compuerta AND, así como las señales de B y C, la salida de éstas (/ABC) entran a una segunda AND, así como la salida del inversor /(A+D), la cual a su vez es la salida de una compuerta OR (A+D).


Un GAL (GenericArray Logic) es un dispositivo lógico que puede ser reprogramado muchas veces con tensiones menores o igual a 5 voltios. Está formada por una matriz conectada a la entrada de varias compuertas AND, y las salidas de éstas, conectadas a una matriz fija de compuertas OR. La configuración NOT, AND y OR de las GAL permiten implementar funciones de conmutación tipo suma de productos, donde la cantidad devariables de entradas están limitadas. Estos circuitos programables tienen una nomenclatura que siempre comienza con las letras “GAL” estas letras preceden un número de dos dígitos que indica la cantidad de entradas del dispositivo. Luego, la letra “V” que se coloca a continuación, señala que el circuito integrado es de configuración de salida variable. Después, vienen uno o más dígitos queindican la cantidad de entradas/salidas configurables. Por ejemplo, la GAL22V10 puede tener hasta 22 entradas y hasta diez salidas; el valor 22 determina el número máximo de entradas y/o salidas que debe poseer el dispositivo, sin embargo, doce líneas son exclusivamente entradas y las otras diez pueden ser programadas como entrada/salida. A [2]

[1] Sistemas Digitales Principios y aplicaciones.Ronald J. Tocci pág.46 [2] Electrónica Digital Combinacional; Teoría, Diseño y Práctica. Ángel Olivier pág.287 y 288.







Objetivo:

Diseñar un sumador completo de 4 bits utilizando herramientas E.D.A. programación e implementación en un gal 16v8.
Se le entregará al profesor archivo de OPAL, simulación en VHDL y Multisim así...