Comparador Completo de 1 Bit (Menor, Igual, Mayor)

Construye un comparador completo de 1 bit con tres salidas — menor que, igual a y mayor que — combinando todas las operaciones de comparación en un solo circuito.

Overview

Ahora que has construido cada operación de comparación individualmente, es hora de combinarlas en un solo circuito. El comparador completo de 1 bit toma dos entradas (A y B) y produce tres salidas simultáneamente: A>B, A=B y A<B. Para cualquier par de entradas, exactamente una de estas tres salidas será HIGH. Esta es la misma lógica utilizada dentro de CIs comparadores dedicados como el 74LS85, y se escala a comparación multi-bit.

Components Needed

  • 1x SN74HC04 IC (Hex Inverter)
  • 1x SN74HC86 IC (Quad XOR)
  • 1x CD4081 IC (Quad AND)
  • 2x Interruptor
  • 3x LED
  • variosx Cables

Instructions

  1. Identifica el CI Inversor SN74HC04

    El SN74HC04 proporciona las puertas NOT necesarias para ambas comparaciones de magnitud y la verificación de igualdad. Usaremos múltiples inversores de este único chip.

  2. Identifica el CI XOR SN74HC86

    La puerta XOR detecta cuando las entradas difieren. Su salida, invertida, nos da la señal de igualdad. Una puerta XOR del 74HC86 maneja la detección de igualdad.

  3. Identifica el CI de Puerta AND CD4081

    El CD4081 proporciona las puertas AND para la comparación de magnitud. Una puerta AND calcula A AND NOT(B) para "mayor que", otra calcula NOT(A) AND B para "menor que".

  4. Cablea el Comparador Completo

    Coloca los tres CIs en el protoboard. Conecta la alimentación de todos los chips. Conecta dos interruptores para las entradas A y B. Crea tres caminos de señal: (1) A y NOT(B) a través de una puerta AND al LED de "mayor que", (2) A XOR B a través de un inversor al LED de "igual", (3) NOT(A) y B a través de una puerta AND al LED de "menor que". Los tres LEDs muestran el resultado completo de la comparación.

  5. Prueba: A=0, B=0 → Salida 010 (Igual)

    Ambos interruptores APAGADOS. A es igual a B, así que solo el LED del medio (igual) se enciende. Patrón de salida: 010 (Mayor=APAGADO, Igual=ENCENDIDO, Menor=APAGADO).

  6. Prueba: A=0, B=1 → Salida 001 (A < B)

    Interruptor izquierdo APAGADO, interruptor derecho ENCENDIDO. A es menor que B, así que solo el LED derecho (menor que) se enciende. Patrón de salida: 001 (Mayor=APAGADO, Igual=APAGADO, Menor=ENCENDIDO).

  7. Prueba: A=1, B=0 → Salida 100 (A > B)

    Interruptor izquierdo ENCENDIDO, interruptor derecho APAGADO. A es mayor que B, así que solo el LED izquierdo (mayor que) se enciende. Patrón de salida: 100 (Mayor=ENCENDIDO, Igual=APAGADO, Menor=APAGADO).

  8. Prueba: A=1, B=1 → Salida 010 (Igual)

    Ambos interruptores ENCENDIDOS. A es igual a B nuevamente, así que el LED del medio se enciende. Patrón de salida: 010. Observa que exactamente un LED siempre está encendido: las tres salidas son mutuamente excluyentes y exhaustivas.

Challenges

  • Añade un 4to LED que indique "no igual" (aplica OR a las salidas de mayor que y menor que)
  • Extiende esto a un comparador de 2 bits comparando primero el MSB y luego el LSB
  • Construye el mismo circuito usando solo puertas NAND
  • Compara tu diseño basado en puertas con el CI comparador dedicado 74LS85