Comparador de Igualdad de 1 Bit

Construye un comparador de igualdad de 1 bit usando una puerta XOR y un inversor: detecta cuando dos entradas de un solo bit son iguales.

Overview

Comparar dos valores es una de las operaciones más fundamentales en los sistemas digitales: las CPUs lo hacen constantemente para ramificaciones, ordenamiento y toma de decisiones. Este proyecto construye el comparador más simple: un verificador de igualdad de 1 bit. Una puerta XOR produce una salida HIGH cuando las entradas difieren, por lo que al invertir esa salida, obtienes HIGH cuando las entradas son IGUALES. Este elegante uso de solo dos puertas forma el bloque de construcción fundamental para comparadores multi-bit más grandes.

Components Needed

  • 1x SN74HC04 IC (Hex Inverter)
  • 1x SN74HC86 IC (Quad XOR)
  • 2x Interruptor
  • 1x LED
  • variosx Cables

Instructions

  1. Reúne Tus Componentes

    Reúne el CI inversor hexadecimal SN74HC04, el CI de puerta XOR cuádruple SN74HC86, dos interruptores (para las entradas A y B), un LED (para mostrar igualdad), cables, protoboard y fuente de alimentación de 5V.

  2. Identifica el CI Inversor SN74HC04

    El SN74HC04 contiene seis puertas NOT independientes. El Pin 1 es la entrada del primer inversor, el Pin 2 es su salida. El Pin 7 es tierra, el Pin 14 es VCC. Usaremos un inversor para convertir la salida XOR en una señal de igualdad.

  3. Identifica el CI XOR SN74HC86

    El SN74HC86 contiene cuatro puertas XOR de 2 entradas. Los Pines 1 y 2 son las entradas de la primera puerta, el Pin 3 es su salida. El Pin 7 es tierra, el Pin 14 es VCC. La puerta XOR detecta cuando las entradas difieren.

  4. Cablea el Circuito Comparador

    Coloca ambos CIs en el protoboard. Conecta la alimentación (Pin 14 a 5V, Pin 7 a GND) para ambos chips. Conecta los dos interruptores a las entradas de la puerta XOR (Pines 1 y 2 del 74HC86). Conecta la salida XOR (Pin 3) a una entrada del inversor en el 74HC04. Conecta la salida del inversor al LED. El LED se encenderá cuando las entradas sean iguales.

  5. Prueba: Ambos Interruptores APAGADOS (0=0) → LED ENCENDIDO

    Con ambos interruptores apagados, ambas entradas son 0. Como 0 es igual a 0, el comparador produce HIGH y el LED se enciende. El XOR ve entradas coincidentes (ambas LOW) y produce LOW, que el inversor convierte a HIGH.

  6. Prueba: Entrada 01 (0≠1) → LED APAGADO

    Coloca el interruptor izquierdo APAGADO y el derecho ENCENDIDO (entradas 0 y 1). Las entradas son diferentes, así que el comparador produce LOW y el LED se apaga. El XOR detecta la diferencia y produce HIGH, que el inversor convierte a LOW.

  7. Prueba: Entrada 10 (1≠0) → LED APAGADO

    Coloca el interruptor izquierdo ENCENDIDO y el derecho APAGADO (entradas 1 y 0). Nuevamente las entradas difieren, así que el LED permanece apagado. Al comparador no le importa cuál entrada es mayor, solo si coinciden.

  8. Prueba: Ambos Interruptores ENCENDIDOS (1=1) → LED ENCENDIDO

    Enciende ambos interruptores. Ambas entradas son 1, y como 1 es igual a 1, el LED se enciende de nuevo. Has verificado las cuatro combinaciones de entrada: el comparador identifica correctamente la igualdad en cada caso.

Challenges

  • Retira el inversor: ahora tienes un detector de desigualdad. ¿Cuándo se enciende el LED?
  • Construye un comparador de igualdad de 2 bits añadiendo un segundo XNOR y una puerta AND
  • Encadena cuatro puertas XNOR con un AND de 4 entradas para comparar dos números de 4 bits
  • Compara este enfoque XNOR con el uso de un restador para detección de igualdad