Circuitos Lógicos Combinacionales

Las alertas digitales son procesadas por el sistema digital que puede construirse con numerosas puertas lógicas. Estos circuitos lógicos se componen de varias puertas lógicas conectándolas en combinaciones adecuadas para proporcionar la salida requerida. Los circuitos lógicos o digitales se clasifican principalmente en dos variedades, circuitos lógicos secuenciales y circuitos lógicos combinacionales. Este texto ofrece una reflexión rápida sobre los circuitos lógicos combinacionales.

Circuitos Lógicos Combinacionales

A circuito lógico combinacional es aquella en la que el estado actual de la mezcla de entradas lógicas decide la salida. El periodo de tiempo de la lógica combinacional significa la mezcla de dos o más puertas lógicas para escribir una operación necesaria en la que la salida en un momento dado depende únicamente de la entrada.

Las puertas lógicas son los bloques de construcción elementales de un circuito combinacional. Utilizando la mezcla de puertas lógicas, los circuitos combinacionales más avanzados, como multiplexores y demultiplexores, comparadores, sumadores y restadores, etc.

Un circuito combinacional está formado por variables de entrada, puertas lógicas y variables de salida. Las puertas lógicas cuentan con entradas y, según el tipo de funcionamiento de la puerta lógica, se generan alertas de salida a partir de ellas.
La información de salida requerida se obtiene a partir de este curso de reelaboración de los datos binarios proporcionados en la entrada. La siguiente determinación muestra la ilustración esquemática de un circuito lógico combinacional generalizado que consta de n variables de entrada y m variables de salida.

diagrama de bloques combinado

Dentro de la determinación anterior, hay n variables de entrada y, debido a este hecho, probablemente habrá 2n combos de bits alcanzables en la entrada. Mediante una expresión booleana de las variables de entrada, se expresa cada salida. Entonces, los resultados del circuito lógico combinatorio generalizado anterior pueden expresarse mediante m expresiones booleanas.

Dentro de la determinación anterior, el circuito acepta variables binarias y, basándose en la mezcla lógica de las puertas, genera salidas.

Circuitos lógicos combinacionales: Proceso de diseño

Se puede diseñar un circuito combinacional siguiendo los siguientes pasos.

  1. Identificación y dedicación de la variedad de variables de entrada y salida necesarias.
  2. Caracteriza los símbolos (alfabetos) de cada variable de entrada y salida.
  3. Expresión de la vinculación de la variable de entrada y salida.
  4. Desarrollo de la mesa de la realidad indicando la relación entre las variables de entrada y salida.
  5. Adquiere la expresión booleana de cada variable de salida mediante las variables de entrada.
  6. Minimizar las expresiones booleanas para un conjunto de variables de salida.
  7. Adquirir el diagrama lógico mediante la implementación de expresiones booleanas minimizadas.
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Para atenuar las expresiones booleanas, se pueden encontrar varios métodos de simplificación para reducir la variedad de puertas y así disminuir el precio de implementación. Estos métodos incorporan teoremas e identidades del álgebra booleana, mapas de Karnaugh (Okay-maps), tabulación de Quinne-McCluskey, etc. Para la implementación {hardware} del circuito combinacional, los siguientes consejos son los más populares.

  • La implementación del circuito debe ser tal que tenga una variedad mínima de puertas, con una variedad mínima de entradas.
  • La variedad de interconexiones entre las puertas tiene que ser mínima y el tiempo de propagación tiene que ser mínimo.
  • Siempre debe haber una limitación en la capacidad de conducción de las puertas.

Esta es la metodología fácil, eficaz y convencional de diseñar un circuito combinado para circuitos pequeños. Si el circuito es más avanzado, la variedad de compuertas necesarias es mayor y además requiere una mayor variedad de cables entre ellas. En consecuencia, el diseño de estos circuitos podría ser mucho menos fiable y requerir más tiempo.

Para superar estos problemas, la mayoría de los circuitos combinados se encuentran en los circuitos integrados (CI) que se utilizan ampliamente en el diseño de sistemas digitales. En función de la funcionalidad combinada de las puertas, estos CI se clasifican en pequeños, medianos, grandes y muy grandes.

Para realizar determinadas capacidades digitales similares a la adición, la multiplexación, la demultiplexación, la codificación, la descodificación, la comparabilidad, etc., los circuitos integrados de escala media (MSI) se utilizan principalmente en los métodos digitales.

Características del circuito lógico combinacional

El funcionamiento de los circuitos lógicos combinacionales puede organizarse en tres métodos principales y similares:

Existen tres métodos principales para especificar el funcionamiento de un circuito lógico combinacional, estos son

  • Tabla de datos
  • Álgebra booleana
  • Diagrama lógico

Tabla de datos

Una tabla de realidad define el funcionamiento de una puerta lógica ofreciendo un registro conciso que muestra todos los estados de salida en forma de tabla para cada mezcla alcanzable de la variable de entrada que la puerta puede encontrar.

tabla de verdad de la lógica combinacional

Álgebra booleana

Este tipo de expresión algebraica mostrando el funcionamiento del circuito lógico para cada variable de entrada, tanto Verdadero como Falso, que conduce a una salida lógica «1».

circuito combinado de expresión booleana

Diagrama lógico

Se trata de una ilustración gráfica de un circuito lógico que muestra el cableado y las conexiones de cada puerta lógica concreta, representada por una imagen gráfica determinada, que implementa el circuito lógico.

circuito lógico combinacional mediante puertas lógicas

Los circuitos lógicos combinacionales también se conocen como circuitos de resolución, ya que se diseñan utilizando puertas lógicas personales específicas. La lógica combinacional es el método de mezclar puertas lógicas a través de las 2 o más entradas dadas, de forma que se genere nada menos que una señal de salida, basada principalmente en el funcionamiento lógico de cada puerta lógica.

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Instancia de Circuito Lógico Combinacional

Afirmación: Diseña un circuito lógico combinacional con tres variables de entrada de forma que produzca una salida lógica 1 cuando una o dos de las variables de entrada sean lógicas 1, pero no las tres.

Resolución: Observa los factores enumerados anteriormente para dibujar el diagrama lógico en respuesta a la afirmación dada. En la afirmación dada hay tres variables de entrada y una de salida. Como segundo paso, asigna las variables de entrada con símbolos de letras como A, B, C y la de salida como AND. A continuación, la conexión entre las variables de entrada y salida puede tabularse elaborando la tabla de realidad que se muestra a continuación.

tabla de verdad circuito combinatorio

Ahora, la expresión booleana simplificada para la tabla de realidad anterior para adquirir la salida Y se obtiene utilizando la simplificación del mapa de Okay como

dRAGRAMA LÓGICO

Implementando la ecuación booleana anterior, obtenemos el diagrama lógico como

circuito lógico

Clasificación de los circuitos lógicos combinacionales

Los circuitos combinacionales se utilizan en todo tipo de propósitos, como calculadoras, métodos de medición digital, sistemas informáticos, procesamiento digital, gestión de máquinas informatizadas, procesamiento industrial, comunicaciones digitales, etc.

clasificación del circuito lógico combinacional

Se utilizan varios tipos de circuitos lógicos combinacionales para numerosos fines. En función del funcionamiento del circuito lógico utilizado, los circuitos lógicos combinacionales se clasifican principalmente en tres variedades: circuitos aritméticos y lógicos, circuitos de transmisión de información y circuitos de conversión de códigos.

Circuitos aritméticos y lógicos

Las operaciones aritméticas son una de las principales características de la mayoría de los sistemas informáticos y calculadoras. Estas operaciones se realizan con puertas lógicas o simplemente con circuitos combinacionales que mezclan las distintas puertas lógicas para realizar las operaciones necesarias. Estas características aritméticas de los circuitos combinacionales incorporan la suma, la resta, la multiplicación, etc.

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Algunos de los circuitos combinacionales que se utilizan para estas operaciones son el Semi-Adidor, el Sumador Completo, el Semisubstanciador, el Substanciador Completo, el Sumador-Substanciador, los Comparadores, los PLD (Unidades Lógicas Programables), etc.

Circuitos de transmisión de información

Básicamente, los circuitos combinacionales más utilizados son los multiplexores y demultiplexores. Un circuito lógico multiplexor acepta las distintas entradas de información y pasa por la salida una de ellas a la vez. Se utilizan para la elección de la información, la conversión de paralelo a serie y el enrutamiento de la información en métodos digitales.

Un circuito demultiplexor realiza la operación inversa al multiplexor. Acepta la entrada única y la distribuye entre varias salidas. Se utilizan en los distribuidores, además de recogerse para la conversión paralela.

Diferentes circuitos importantes de transmisión de información incorporan codificadores y descodificadores. Un circuito lógico decodificador convierte el código binario de entrada de n bits en 2n cepas de salida. Cada línea de salida se anima a menos de uno de los muchos combos alcanzables de las entradas.

Se utilizan en la demultiplexación de la información, en los convertidores de digital a analógico y en el espectáculo digital. Un circuito codificador digital convierte una señal de entrada viva en una señal de salida codificada como operación inversa al decodificador. Se utilizan para la compresión de bits.

Circuitos convertidores de código

En algunos propósitos, es esencial interconectar dos bloques digitales de varios métodos de codificación. Luego se utiliza un circuito convertidor entre estos circuitos para transformar los datos. Algunos de estos convertidores son el código binario a gris, el código gris a binario, el código BCD a código extra 3, el código extra 3 a código BCD y los circuitos de conversión de códigos de siete segmentos.

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