Comparador Menor Que de 1 Bit

Construye un comparador de "menor que" de 1 bit usando una puerta NOT y una puerta AND: detecta cuando la entrada A es menor que la entrada B.

Overview

Después de construir un comparador de igualdad, el siguiente paso es detectar la magnitud: ¿es un valor menor que otro? Para bits individuales, A < B es verdadero solo cuando A=0 y B=1. Esto se puede expresar como NOT(A) AND B. Este simple circuito de dos puertas es un bloque de construcción fundamental para comparadores de magnitud usados en algoritmos de ordenamiento, codificadores de prioridad y aritmética de CPU.

Components Needed

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

Instructions

  1. Reúne Tus Componentes

    Reúne el CI inversor hexadecimal SN74HC04, el CI de puerta AND cuádruple CD4081, dos interruptores (izquierdo para A, derecho para B), un LED, cables, protoboard y fuente de alimentación de 5V.

  2. Identifica el CI Inversor SN74HC04

    El SN74HC04 contiene seis puertas NOT independientes. Usaremos un inversor para crear NOT(A). El Pin 1 es la entrada, el Pin 2 es la salida del primer inversor. El Pin 7 es tierra, el Pin 14 es VCC.

  3. Identifica el CI de Puerta AND CD4081

    El CD4081 contiene cuatro puertas AND 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 VSS (tierra), el Pin 14 es VDD (alimentación). Alimentaremos NOT(A) y B en una puerta AND.

  4. Cablea el Comparador Menor Que

    Coloca ambos CIs en el protoboard y conecta la alimentación. Conecta el interruptor izquierdo (A) a una entrada del inversor en el 74HC04. Conecta la salida del inversor (NOT A) y el interruptor derecho (B) a una puerta AND en el CD4081. Conecta la salida de la puerta AND al LED. El LED se enciende cuando A < B.

  5. Prueba: A=0, B=0 → LED APAGADO (0 no es < 0)

    Ambos interruptores APAGADOS. A=0 y B=0, así que A no es menor que B. NOT(0)=1, pero B=0, así que AND(1,0)=0. LED APAGADO.

  6. Prueba: A=0, B=1 → LED ENCENDIDO (0 < 1)

    Interruptor izquierdo (A) APAGADO, interruptor derecho (B) ENCENDIDO. A=0 y B=1, así que A ES menor que B. NOT(0)=1, B=1, así que AND(1,1)=1. El LED se enciende: este es el único caso donde A < B es verdadero para bits individuales.

  7. Prueba: A=1, B=0 → LED APAGADO (1 no es < 0)

    Interruptor izquierdo (A) ENCENDIDO, interruptor derecho (B) APAGADO. A=1 y B=0. NOT(1)=0, así que AND(0,0)=0 sin importar B. LED APAGADO: 1 no es menor que 0.

  8. Prueba: A=1, B=1 → LED APAGADO (1 no es < 1)

    Ambos interruptores ENCENDIDOS. A=1 y B=1. NOT(1)=0, así que AND(0,1)=0. LED APAGADO: valores iguales no son menores entre sí. Has verificado las cuatro combinaciones.

Challenges

  • Cambia el inversor a B en vez de A: ahora tienes un comparador de "mayor que".
  • Combina menor que, igual y mayor que en un comparador completo de 1 bit
  • Extiende a 2 bits añadiendo lógica para el bit de orden superior
  • Piensa en cómo cascadearías esto para comparación de 4 u 8 bits