Análisis de sistemas combinacionale

ANÁLISIS DE SISTEMAS COMBINACIONALES
 

DEFINICIÓN DE CIRCUITO COMBINACIONAL
Un circuito combinacional es aquel que está formado por funciones lógicas elementales ( AND, OR, NAND, NOR, etc. ), que tiene un determinado número de entradas y salidas, dependiendo los valores que toman las salidas exclusivamente de los que toman las entradas en ese instante. Ejemplo de este tipo de circuitos son:los codificadores, decodificadores, multiplexores, demultiplexores, comparadores, generadores-detectores de paridad, etc.
 

ANÁLISIS DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
En este punto se trata el análisis de circuitos combinacionales a nivel de puertas lógicas. La estructura del circuito vendrá dada por su diagrama lógico, cuyos constituyentes serán puertas lógicas cuyo comportamiento lo determina elsímbolo que lo representa

Figura 1. Circuito combinacional.

Un circuito combinacional se analiza determinando la salida de los elementos lógicos que lo constituyen (normalmente puertas lógicas), partiendo de las variables de entrada y avanzando en el sentido de la señal hacia la salida.

 
SÍNTESIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
A continuación se intentan exponer las fases que sesiguen en el proceso de síntesis y diseño de circuitos combinacionales:
* Definición de la función a realizar y especificación de las entradas y salidas.
* Tabla de la verdad.
* Ecuaciones lógicas de las salidas.
* Simplificación de las ecuaciones.
* Realización o implementación de las ecuaciones simplificadas mediante puertas lógicas.

Implementación con puertas AND, OR,NOT
La implementación con puertas AND, OR y NOT se realiza en el último paso del apartado anterior, sustituyendo las operaciones básicas que aparecen en la expresión lógica de mi circuito digital, de suma lógica, producto lógico y complementación. Estas operaciones se sustituyen por su representación simbólica obteniendo la realización del circuito mediante puertas lógicas.

Un ejemplo: Una vezrealizado mi diseño he obtenido la siguiente función   , siendo F la salida del circuito, y A, B, C las entradas.

Figura 3. Implementación con puertas AND, OR Y NOT

Ahora solamente queda interconexionar los términos anteriores con la entrada B, mediante sumas (OR).Luego el circuito completo queda:

Figura 4. Implementación total del circuito con puertas AND, OR Y NOT

Implementación conpuertas NAND y NOR
Para implementar circuitos digitales solamente con puertas NAND o NOR debo conocer como implemento las operaciones básicas AND, OR y NOT, mediante el uso exclusivo de NAND o NOR.

La puerta NOT se puede obtener o es equivalente mediante NAND o NOR (se justifica con las tablas de verdad), conectando ambas entradas:
Síntesis con NAND:

Síntesis con NOR:

Si quisiéramosimplementar el circuito de la figura 1, por ejemplo, con puertas NOR/NAND sustituiríamos cada puerta AND, OR y NOT por su equivalencia según hemos visto anteriormente, eliminando posteriormente las situaciones redundantes.
 
CODIFICADORES
Son sistemas combinacionales con m £ 2n entradas y n salidas que se encargan de transformar una serie de señales sin codificar en un conjunto que responda a uncódigo.

Codificadores sin prioridad
Su cometido es la generación de un número binario sobre sus n salidas que identifique cuál de las entradas está activadas (ver siguiente figura 7).
 
|
Figura 7. Codificador

Como no hay nada que impida el que se activen simultáneamente varias líneas de entrada de un codificador, los circuitos codificadores se diseñan normalmente para que respondan a unasola señal de entrada activa, dando lugar a los codificadores con prioridad.
El codificador de la figura 7 corresponde a un codificador de octal a binario sin prioridad, cuya tabla de verdad es la siguiente:
| |
1         0         0         0         0        0        0        00        1          0         0         0        0        0        00        0          1         0        ...