Decodificador/Demultiplexor 74LS54

Esta es la pregunta más importante. A pesar de que a veces se le describe así, el 74LS54 NO es un decodificador de 4 a 16 líneas. Un decodificador de ese tipo necesitaría al menos 16 pines de salida, lo cual es imposible en un encapsulado DIP estándar de 14 pines. La función real de este chip es la de una Puerta Lógica AND-OR-INVERT (AOI) de 4 anchos. Es un solo circuito lógico complejo en un único encapsulado.

El 74LS54 implementa una única función booleana compleja. Combina cuatro compuertas AND (dos de 2 entradas y dos de 3 entradas) cuyas salidas alimentan una compuerta NOR. La función lógica resultante es:

Y = NOT [ (A · B) + (C · D · E) + (F · G) + (H · I · J) ]

Donde ‘·’ representa la operación AND y ‘+’ representa la operación OR. Esto lo hace útil para implementar lógica de «suma de productos» de forma muy compacta, como en sistemas de direccionamiento de memoria o lógica de control personalizada, donde se necesita evaluar múltiples condiciones a la vez.

Para una verdadera función de decodificación de 4 a 16 líneas, el circuito integrado estándar y correcto es el 74LS154. Ese chip sí toma 4 líneas de dirección (A, B, C, D) y activa una de sus 16 salidas (activas en bajo), y viene en un encapsulado más grande (DIP-24) para acomodar todos los pines necesarios. Es crucial elegir el chip correcto para la función lógica que se desea implementar.

Puedes usarlo para descargar una tarea de lógica combinacional compleja de tu microcontrolador. La conexión es la siguiente:

• Alimentación: Conecta el pin VCC (Pin 14) a 5V y el pin GND (Pin 7) a tierra. La lógica TTL LS necesita 5V para operar.
• Entradas: Conecta los pines de salida de tu Arduino a las entradas lógicas del 74LS54 (pines A, B, C, etc.) que necesites para tu función.
• Salida: Conecta el único pin de salida (Y) a un pin de entrada de tu Arduino para leer el resultado de la operación lógica.

Esto puede ser más rápido que implementar la misma lógica compleja en el software y libera ciclos de reloj de tu microcontrolador.

«Activa a nivel bajo» (active-low) significa que cuando la condición lógica es verdadera (es decir, cuando se cumple una de las condiciones AND de entrada), la salida del chip se va a un voltaje BAJO (cerca de 0V). Cuando la condición es falsa, la salida estará en un voltaje ALTO (cerca de 5V). Es una lógica invertida respecto a lo que uno podría esperar, y es muy común en la electrónica digital para mejorar la inmunidad al ruido.

Para que una compuerta AND no afecte al resultado de la compuerta OR final, su salida debe ser ‘0’. Para lograr esto en una compuerta AND, al menos una de sus entradas debe ser ‘0’ (BAJO). Sin embargo, en la lógica TTL como la serie 74LS, la práctica más segura para las entradas no utilizadas es conectarlas a un nivel lógico ALTO (a VCC, es decir, 5V). Una entrada TTL flotante se comporta como un ‘1’, pero es susceptible al ruido. Conectarlas a ALTO asegura que la compuerta AND no utilizada no afectará a la salida de la función OR general si las otras entradas de esa compuerta están controladas, pero la mejor práctica es deshabilitar la compuerta entera conectando una de sus entradas a GND si se quiere asegurar que no contribuya a la función OR. Para no alterar la función de una compuerta AND específica, sus entradas no usadas deben ser conectadas a ALTO.