CIRCUITOS COMBINACIONALES

Está formado por funciones lógicas elementales (AND, OR, NAND, NOR, etc. ), que tiene un determinado número de entradas y salidas. Es un circuitocuya 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.

Un circuito combinacional, como su nombre lo sugiere es un circuito cuya salida depende solamente de la “combinación” de sus entradasen el momento que se está realizando la medida en la salida. Analizando el circuito, con compuertas digitales, que se muestra (ver el diagrama) se ve que la salida de cada una de las compuertas que se muestran, depende únicamente de sus entradas.

La salida F (salida final o total del circuito) variará si alguna de las entradas A o B o las dos a la vez cambian. 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.

La operación de los circuitos combinacionales se entienden escribiendo las ecuaciones booleanas y sus respectivas tablas de verdad. Ejemplo de ecuación booleana: F = A.B’+A’.B

Clasificación

Entre los circuitos combinacionales clásicos tenemos:

Lógicos

·         Generador/Detector de paridad

·         Multiplexor y Demultiplexor

·         Codificador y Decodificador

·         Conversor de código

·         Comparador

Aritméticos

·         Sumador

Aritméticos y lógicos

·         Unidad aritmético logica

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

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).

Tipos de 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.

• 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

• 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

• 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-es.

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.