Circuito Sumador de 4 bits con displays de 7 segmentos en Proteus (Usando 7408, 7432 y 7404)
Guía Técnica: Arquitectura de Sumadores Binarios de 4 Bits y Visualización BCD
Análisis de Arquitectura
El circuito analizado es un Ripple Carry Adder (RCA), la topología más elemental y pedagógica de la aritmética digital. Se basa en la concatenación de cuatro etapas de Full-Adder (Sumador Completo). A diferencia de las arquitecturas de alto rendimiento como el Carry Look-Ahead, aquí el bit de acarreo () debe propagarse físicamente a través de cada compuerta antes de que el siguiente bit sea válido. Es una solución elegante para bajas frecuencias, pero una pesadilla de latencia en procesadores modernos debido al retardo de propagación acumulado ().
Ignorar estos valores transformará tu silicio en un emisor de fotones infrarrojos (humo).
| Parámetro | Valor Crítico | Unidad |
|---|---|---|
| Tensión de Alimentación () | 5.25 | V |
| Corriente de salida por Pin () | -0.4 | mA |
| Corriente de salida por Pin () | 16 | mA |
| Temperatura de Unión () | 125 | °C |
Pinout y Referencia Física (CI 74LS283 - El estándar industrial)
Si vas a construir esto con compuertas discretas (7408, 7432), estás perdiendo espacio en PCB. El 74LS283 integra todo en un solo encapsulado.
| Pin | Función | Descripción |
|---|---|---|
| Entradas A | Bits del primer sumando (LSB a MSB) | |
| Entradas B | Bits del segundo sumando | |
| Salidas Suma | Resultado de la operación binaria | |
| Carry In | Acarreo de entrada (Tierra en suma, en resta) | |
| Carry Out | Bit de desbordamiento (Overflow) |
Ingeniería Aplicada: La "Carnita" Técnica
Para que un sumador de 4 bits no sea solo un montón de cables parpadeando, debemos entender la lógica de sus etapas.
1. La Celda Full-Adder (El corazón del cálculo)
Cada bit del sumador requiere procesar tres entradas: los dos operandos y el acarreo de la etapa anterior. 
Análisis: El uso de compuertas XOR para la suma () asegura que el resultado solo sea alto cuando el número de entradas activas sea impar. Si intentas replicar esto solo con compuertas AND/OR, felicidades: has diseñado un circuito tres veces más grande y propenso a glitches por retardos asimétricos.
2. Decodificación BCD a 7 Segmentos (Visualización Humana)
El resultado binario es inútil para el usuario final. El integrado 7447 toma el código BCD y lo traduce a una máscara para displays de ánodo común.
https://www.tinkercad.com/things/ait8LgzJ9oK-sumador-completo-de-4-bits
Análisis: Observa que el 7447 tiene salidas de colector abierto. Si olvidas las resistencias limitadoras de corriente ( típicas), verás un destello glorioso seguido de la muerte térmica de los segmentos del display. El diseño correcto exige que el decodificador maneje la corriente de hundimiento (), no la de fuente.
3. Implementación Sumador-Restador (Complemento a 2)
Para restar , no rediseñamos el silicio; engañamos a la matemática. Invertimos y sumamos a través del .
[INSERTAR IMAGEN: 4-Bit Adder-Subtractor Circuit using XOR gates]
Análisis: Al usar compuertas XOR como inversores controlados, podemos alternar entre suma y resta con un solo bit de control. Si tu señal de control tiene ruido, tu ALU oscilará entre sumar y restar a 10MHz, creando un caos lógico que ningún multímetro barato podrá detectar.