Electronica Digital : CIRCUITOS COMBINACIONALES

CIRCUITOS DIGITAL O LÓGICO

En el presente contenido hablaremos primero de lo que es un circuito digital o lógico, para que puedan comprender que son Circuitos Combinacionales y Secuenciales.

Al hablar de circuito digital estamos en presencia de operaciones binarias ya que es aquel que maneja la información en forma binaria, es decir, con valores de "1" y "0".

Estos dos niveles lógicos de voltaje fijos representan:

· "1" nivel alto o "high".

· "0" nivel bajo o "low".

Se llaman de esta forma todos los circuitos cuyos componentes realizan operaciones binarias (que indican los operadores lógicos), que están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy complejas de los circuitos antes mencionados.

Ahora si entrando en el tema que nos interesa podemos decir que los Circuito combinacionales están formados por funciones lógicas elementales ( AND, OR, NAND, NOR, etc. ), que tiene un determinado número de entradas y salidas. Es un circuito cuya salida depende solamente de la "combinación" de sus entradas en el momento que se está realizando la medida en la salida.

Los circuitos de lógica combinacional son hechos a partir de las compuertas básicas compuerta AND, compuerta OR, compuerta NOT. También pueden ser construidos con compuertas NAND, compuertas NOR, compuerta XOR, que son una combinación de las tres compuertas básicas.

Los circuitos lógicos digitales pueden ser de dos tipos:

1) combinacionales y

2) secuenciales:

LOS CIRCUITOS COMBINACIONALES:

Son aquellos circuitos digitales con varias entradas y varias salidas, en los cuales la relación entre cada salida y las entradas puede ser expresada mediante una función lógica (expresiones algebraicas, tablas de verdad, circuito con puertas lógicas, etc.), se denominan circuitos combinacionales, es decir la Salida depende sólo de la entrada, por ejemplo: sumador de dos operando. Estos circuitos se denominan combinacionales porque para analizar su comportamiento deben ser tomadas en cuenta todas las combinaciones posibles entre los valores que pueden adoptar las entradas. Por ejemplo:

en un circuito AND de 2 entradas la tabla de estados debe poseer 4 filas para representar las 4 combinaciones posibles de los dos valores (0,1) que cada una de esas dos entradas podra adoptar: 0 con 0, 0 con 1, 1 con 0, 1 con 1:

TIPOS CIRCUITOS COMBINACIONALES

Hay varios tipos de circuitos combinacionales, atendiendo a su densidad de integración”; esto es, a su número de transistores o de puertas lógicas:

-Circuitos SSI: Son circuitos de baja escala de integración, y contienen hasta 10 puertas lógicas o 100 transistores.

- Circuitos MSI: Son los de media escala de integración, y contienen entre 10 y 100 puertas lógicas, o de 100 a 1.000 transistores.

Los circuitos MSI se clasifican de la siguiente forma según la función que desempeñan en los sistemas digitales:

1) DE COMUNICACIÓN: Transmiten y modifican información.

a) Codificadores: Con prioridad o sin prioridad.

b) Decodificadores: Excitadores y no excitadores.

c) Multiplexores y demultiplexores.

2) ARITMÉTICOS: Operan con los datos binarios que procesan.

a) Sumadores y semisumadores.

b) Comparadores.

c) Restadores

- Circuitos LSI: Son circuitos de alta escala de integración, y tienen entre 100 y 1.000 puertas lógicas, o de 1.000 a 10.000 transistores.

- Circuitos VLSI: Son los de más alta escala de integración, y tienen más de 1.000 puertas lógicas o más de 10.000 transistores.

CLASIFICACIÓN

Entre los circuitos combinacionales clásicos tenemos:

1) Lógicos:

a) Generador/Detector de paridad

b) Multiplexor y Demultiplexor

c) Codificador y Decodificador

d) Conversor de código

e) Comparador

2) Aritméticos

a) Sumador

3) Aritméticos y lógicos

a) Unidad aritmético lógica

Éstos circuitos están compuestos únicamente por puertas lógicas interconectadas entre sí.

SIMBOLOGÍA DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

FUNCIONES LÓGICAS Y CIRCUITOS COMBINACIONALES:

1. Compuertas Lógicas

El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada con la siguiente fórmula: N =2n

Invertidor (NOT): Ejecuta la función lógica básica llamada inversión o complementación. Su propósito es cambiar de un nivel

lógico a su nivel opuesto. En término de bits, cambia de 1 a 0 y de 0 a 1.

AND: Ejecuta la multiplicación lógica, comúnmente llamada la función AND. La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es LOW (0).

OR: Ejecuta la suma lógica, comúnmente llamada la función OR. La salida es HIGH (1) si al menos una entrada es HIGH (1), de lo contrario es la salida es LOW (0).

NAND: Es un elemento lógico muy popular porque se puede utilizar como una función universal. La salida sólo es LOW (0) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es HIGH (1).

NOR: Al igual que el NAND, es de gran utilidad por su propiedad universal. La salida es LOW (0) si al menos hay una entrada HIGH (1).

XOR: Tiene sólo dos entradas. La salida es HIGH (1) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es LOW (0).

XNOR: Tiene sólo dos entradas. La salida es LOW (0) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es HIGH (1).

Exor: Esta puerta lógica , la EXOR, nos da a la salida un 0 siempre que sus entradas tengan igual valor . En el resto de los casos da 1 a la salida.

SIMBOLOGÍA TRADICIONAL E INTERNACIONAL CORRESPONDIENTE A LAS PUERTAS LÓGICAS BÁSICAS:

2. Tablas de la Verdad:

Es un instrumento utilizado para la simplificación de circuitos digitales a través de su ecuación booleana. Todas las tablas de verdad funcionan de la misma manera sin importar la cantidad de columnas que tenga y todas tienen siempre una columna de salida (la última columna a la derecha) que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.

El número total de columnas en una tabla de verdad es la suma de las entradas que hay + 1 (la columna de la salida). Les dare un ejemplo para que puedan comprender mejor de que les hablo:

El número de filas de la tabla es la cantidad de combinaciones que se pueden lograr con las entradas y es igual a 2n, donde en el número de columnas no se toma en cuenta la columna de salida.

Ejemplo: en la siguiente tabla de verdad hay 3 columnas de entrada, entonces habrán: 2³ = 8combinaciones (8 filas):

Un circuito con 3 interruptores de entrada (con estados binarios “0” o “1”), tendrá 8 posibles combinaciones. Siendo el resultado (la columna salida) determinado por el estado de los interruptores de entrada.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como “compuertas lógicas” (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.). Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad.