Introducción a los circuitos lógicos combinacionales

Las señales suelen representarse por bandas discretas de niveles analógicos en los circuitos electrónicos digitales o en la electrónica digital, en lugar de por intervalos continuos representados en la electrónica analógica. Las representaciones electrónicas sencillas de las funciones lógicas booleanas, grandes conjuntos de puertas lógicas, se suelen utilizar para realizar circuitos electrónicos digitales. En la teoría de los circuitos digitales, los circuitos así formados por las puertas lógicas se utilizan para generar salidas basadas en la lógica de las entradas. Por ello, estos circuitos se denominan circuitos lógicos y se clasifican en dos tipos: circuitos lógicos secuenciales y circuitos lógicos combinacionales.

Las puertas lógicas pueden definirse como simples dispositivos físicos utilizados para implementar la función booleana. Las puertas lógicas se utilizan para realizar una operación lógica con una o varias entradas y generar una salida lógica. Los circuitos lógicos se forman conectando una o varias puertas lógicas. Estos circuitos lógicos se clasifican en dos tipos: circuitos lógicos secuenciales y circuitos lógicos combinacionales.

Circuitos lógicos combinacionales

En este artículo tratamos la introducción a los circuitos lógicos, los circuitos lógicos combinacionales, la definición de un circuito lógico combinacional, el diseño de circuitos lógicos combinacionales y las funciones de la lógica combinacional.

Definición de circuito lógico combinacional

Los circuitos lógicos combinacionales o circuitos lógicos independientes del tiempo en la teoría de los circuitos digitales pueden definirse como un tipo de circuito lógico digital implementado mediante circuitos booleanos, en el que la salida del circuito lógico es una función pura de las entradas presentes. El funcionamiento de los circuitos lógicos combinacionales es instantáneo y estos circuitos no tienen memoria ni bucles de retroalimentación.

Esta lógica combinacional contrasta con el circuito lógico secuencial en el que la salida depende tanto de las entradas actuales como de las anteriores. Por tanto, podemos decir que la lógica combinacional no tiene memoria, mientras que la lógica secuencial almacena las entradas anteriores. En consecuencia, si la entrada del circuito lógico combinacional cambia, la salida también cambia.

Diseño de circuitos lógicos combinacionales

Estos circuitos lógicos combinacionales están diseñados para producir salidas específicas a partir de entradas específicas. La lógica combinacional puede diseñarse mediante dos métodos: una suma de productos y un producto de sumas. Los circuitos lógicos combinacionales se diseñan generalmente conectando o combinando puertas lógicas básicas como NAND, NOR y NOT. Por esta razón, estas puertas lógicas se denominan bloques de construcción. Estos circuitos lógicos pueden ser muy sencillos o muy complejos, o se pueden diseñar enormes circuitos combinacionales utilizando sólo puertas lógicas universales como NAND y NOR.

Funciones de los circuitos lógicos combinacionales

La función de los circuitos lógicos combinacionales puede especificarse de tres formas principales, como:

• Tabla de la verdad
• Álgebra booleana
• Diagrama lógico

Tabla de la verdad

La función de una puerta lógica puede definirse mediante su tabla de verdad, que consiste en las salidas de todas las combinaciones posibles de entradas a la puerta lógica. En la figura anterior se muestra un ejemplo de tabla de verdad de una función lógica combinacional.

Álgebra booleana

La salida de una función lógica combinatoria se puede expresar en forma de expresión mediante Álgebra booleana y en la figura anterior se muestra un ejemplo de expresión booleana para la tabla de verdad anterior.

Diagrama lógico

La representación gráfica de las funciones lógicas combinacionales mediante puertas lógicas se llama diagrama lógico. El diagrama lógico para la tabla de verdad y la expresión booleana de la función lógica comentada anteriormente puede realizarse como se muestra en la figura anterior.

Los circuitos lógicos combinacionales también pueden llamarse circuitos de decisión, ya que se diseñan mediante puertas lógicas individuales. La lógica combinacional es el proceso de combinar puertas lógicas para procesar dos o más entradas con el fin de generar al menos una señal de salida basada en la función lógica de cada puerta lógica.

Clasificación de la lógica combinacional

Los circuitos lógicos combinacionales pueden clasificarse en varios tipos según su finalidad de uso, como funciones aritméticas y lógicas, transmisión de datos y convertidores de códigos. Para resolver funciones aritméticas y lógicas, se suelen utilizar sumadores, restadores y comparadores, que se realizan combinando varias puertas lógicas llamadas circuitos lógicos combinacionales. Del mismo modo, para la transmisión de datos utilizamos multiplexores, demultiplexores, codificadores y decodificadores, que también se realizan con lógica combinacional. Los convertidores de códigos, como el binario, el BCD y el de 7 segmentos, se diseñan utilizando diversos circuitos lógicos.

De hecho, la lógica combinacional se utiliza mucho en los circuitos de tipo multiplexor y demultiplexor. Si se conectan varias entradas o salidas a una línea de señal común, se utilizan puertas lógicas para descodificar una dirección con el fin de seleccionar una única entrada o salida de datos.

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