CIRCUITOS COMBINACIONALES Un circuito combinacional es un circuito digital cuyas salidas en un instante concreto vienen dadas por las entradas del circuito en ese mismo momento. Consecuencia: Un circuito combinacional no puede tener bucles cerrados o realimentaciones (porque si hay bucles, la entrada se realimenta o cambia durante el circuito). Representación: 1
CIRCUITOS COMBINACIONALES ANÁLISIS: Se realiza de izquierda a derecha, partiendo de la entrada hasta la salida. Principalmente se tiene en cuenta el retardo de operación. Dependiendo de éste, encontramos dos zonas temporales de operación: estado estacionario y estado transitorio.
Transitorio es el tiempo que va desde el cambio de las entradas hasta que la salida se estabiliza (tanto las señales internas como las de salida pueden sufrir cambios ).
Estacionario es el tiempo que va desde la estabilización del circuito lógico hasta que las entradas vuelven a cambiar (sólo las señales de entrada pueden sufrir algún cambio). 2
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. 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.
Vamos a estudiar los circuitos de tipo MSI. 3
CIRCUITOS COMBINACIONALES Los circuitos MSI se clasifican de la siguiente forma según la función que desempeñan en los sistemas digitales;
DE COMUNICACIÓN: Transmiten y modifican información. Codificadores: Con prioridad o sin prioridad. Decodificadores: Excitadores y no excitadores. Multiplexores y demultiplexores.
ARITMÉTICOS: Operan con los datos binarios que procesan. Sumadores y semisumadores. Comparadores. Restadores. 4
CIRCUITOS COMBINACIONALES CODIFICADOR: Es un dispositivo que transforma una señal expresada en un código humano a un código binario.
Se denomina completo si las entradas son 2N, e incompleto si éstas son menores que 2N.
El codificador con prioridad es capaz de atender a varias entradas simultáneas y determinar el criterio que da prioridad a una señal u otra, mientras que el sin prioridad solo acepta una entrada cada vez. 5 (Gp:) 2N ENTRADAS (Gp:) N SALIDAS
CIRCUITOS COMBINACIONALES Un DECODIFICADOR podría definirse como la función inversa del anterior. Dispone de n entradas y 2n salidas.
Atendiendo a su salida, el decodificador puede ser activo a nivel alto (‘1’) o a nivel bajo (‘0’)
La mayoría integran un dispositivo de control mediante una entrada Enable, (que puede ser activa a niveles alto o bajo) tal que si no se da, el decodificador no se activa. También puede requerirse una combinación de ellos, a modo de clave.
También existen decodificadores para los que a partir de las diferentes entradas posibles se active más de una salida. Estos son los llamados ‘decodificadores-excitadores’.
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CIRCUITOS COMBINACIONALES Hay otros tipos de decodificadores para propósitos específicos, como podría ser un decodificador-excitador de siete segmentos, destinado a excitar los segmentos de un display, a partir del código BCD o binario. Son capaces de proporcionar corriente (salidas activas a nivel alto) o absorberla (salidas activas a nivel bajo). Así, las salidas activas se combinan para encender determinados LED, que representarán el dígito pedido. 7
CIRCUITOS COMBINACIONALES Un MULTIPLEXOR es un distribuidor con varias entradas de datos y única salida. Un multiplexor 2n:1 es un dispositivo con 2n entradas y una salida. El contenido de una de las entradas pasa a la salida según el valor de las n entradas de control. 8 Un DEMULTIPLEXOR es la inversa del multiplexor, con una entrada, 2n salidas y n entradas de control, siendo la salida aplicada por el código igual a la entrada, quedando el resto de salidas en reposo. Un demultiplexor es lo mismo que un decodificador con entrada Enable.
CIRCUITOS COMBINACIONALES SEMISUMADOR: Es un circuito digital que efectúa la suma binaria de los dos dígitos de entrada, proporcionando en su salida el resultado de la suma y el posible acarreo producido. SUMADOR TOTAL: Es lo mismo que el semisumador, con la diferencia de que tiene una entrada más, que corresponde al acarreo de la etapa anterior. 9
CIRCUITOS COMBINACIONALES RESTADOR: Es muy similar al sumador, con la diferencia de que éste realiza la resta binaria entre los dígitos de entrada, y el acarreo recibe el nombre de préstamo.
En la práctica, los circuitos restadores suelen hacerse con sumadores, empleando la resta por complementación. 10
CIRCUITOS COMBINACIONALES COMPARADORES: Son circuitos combinacionales que indican la igualdad o desigualdad de dos números binarios A y B de n bits cada uno.
Suelen disponer de entradas de acoplamiento en cascada, para poder comparar palabras con mayor número de bits de los permitidos por el comparador que usamos. 11 Ejemplo: Comparador de 4 bits