Logica combinacional

DISEÑO DE LÓGICA COMBINACIONAL  

Los sistemas digitales combinatorios son aquellos cuyas salidas sólo dependen de las entradas actuales. Los circuitos de este tipo no pueden contener lazos de retroalimentación. En análisis de circuitos combinacionales, se empieza con un diagrama lógico y se obtiene una descripción formal de la función realizada por el circuito, ya sea una tabla de verdad o una expresión lógica. En la síntesis, se comienza con una descripción formal y se termina con un diagrama lógico. El diseño es una estrategia para resolver un problema por medio de la síntesis.    

Definición de un bloque combinacional  

El término SISTEMA COMBINACIONAL describe a un bloque digital cuya-salida es una función booleana de sus entradas. En otras palabras, los-valores de la salida (0 ó 1) de un bloque combinacional dependen únicamente de la COMBINACION que tomen los valores (0 ó 1) de sus variables -de entrada. Un sistema combinacional puede tener una o más entradas y una o más salidas. Estas salidas no pueden ser retroalimentadas a la entrada.

Metodología de diseño combinacional  

El diseño de un sistema combinacional se puede resumir básicamente-en los siguientes pasos. 1. Establecer las funciones específicas del bloque combinacional. 2. Determinar la cantidad de entradas y salidas al sistema. 3. Representar el comportamiento del sistema por medio de una tabla de verdad. 4. Obtener la función booleana de salida del sistema a partir de la tabla de verdad, usando el método de minimización algebraica o del mapa de Karnaugh. 5. Implementar el sistema con elementos lógicos. Estos primeros pasos de diseño nos conducirán a la obtención del -prototipo de prueba en el laboratorio.

Posteriormente se discutirán los detalles para efectuar las pruebas de campo del prototipo.  

Decodificadores  

Un decodificador es un circuito lógico que convierte un código de  -entrada de n bits a un código de salida de una cantidad menor o igual  -a 2nbits. La cantidad de combinaciones que se pueden presentar a la salida es igual a 2nbits de entrada.  

El decodificador de BCD a 7•segmentos es un bloque donde la salida-no tiene una relación directa con la entrada sin embargo existen decodificadores donde sí se presenta esta relación. Este tipo de codifícalo-res son los llamados de "n líneas de entrada a 2n líneas de salida" para cada combinación de las líneas de entrada se habilita una sola salida ala vez, ya sea con niveles altos o bajos.  

Sistemas combinacionales con salidas múltiples  

En los ejemplos de diseño combinacional que hemos tratado en los -puntos anteriores de este mismo capitulo, observamos que existen bloques con varias salidas que se usan en forma simultánea, es decir sistemas -constituidos por varias funciones lógicas que dependen de las mismas variables booleanas de entrada. A estos bloques se les da el nombre de -sistemas combínacionales con salidas Múltiples.  

La minimización de una función múltiple se puede efectuar tratando-cada una de las funciones en forma independiente como en los ejemplos -del punto 6.2, sin embargo no se tiene la completa seguridad de obtenerla forma más simple del circuito.  

Un método sencillo de minimización consiste en comparar los mapas de Karnaugh de todas las funciones e identificar los grupos que sean comúnes a más de una función. Estos términos comúnes o repetidos tienen que ser implementados una sola vez.  

Una de las precauciones que es necesario considerar es que la sal.¡- da de una compuerta puede conectarse a un número limitado de entradas -- (Fan-out, ver terminología de los circuitos integrados, apéndice B).  

Pasos para la minimización de funciones múltiples por medio del mapa de Karnaugh. 1.- Configurar el mapa de Karnaugh para cada función, 2.- Buscar el grupo más pequeño que aparece en cada uno de los mapas e--indicarlo con un círculo. 3.- Continúe el proceso de agrupación partiendo del grupo más pequeño a-el más grande. 4.- Al seleccionar un grupo considerar su utilidad de acuerdo a que sea-común a la mayoría de las funciones. 5.- Seleccionar el mejor juego de grupos comúnes a cada función.

FLIP-FLOPS

Introducción

Una red combinacional es aquella que "combina" compuertas Y, O, Negadas y del 3º Estado. Una secuencial es ésta pero realimentada. En las salidas preferiremos llamar a los estados anteriores con letra minúscula (q) para diferenciarlos de los presentes que se hará con mayúscula (Q), y los de la entrada con mayúscula porque siendo presentes, tampoco cambiaron durante la transición (x = X).

Los circuitos lógicos se clasifican en dos tipos básicos, las compuertas básicas que se denominan, circuitos lógicos combinacionales y los circuitos lógicos secuenciales. Los circuitos lógicos secuenciales son llamados también flip-flops o registros; se construyen con las compuertas NAND y NOR. Los flip-flops tienen la característica de una memoria. Con los circuitos secuenciales se construyen los controladores binarios y los registros de desplazamiento.  

 Los flip flops son circuitos lógicos que memorizan la información digital temporalmente. Reciben los datos de otra fuente, conservan los datos sin alterarlos el tiempo que sea necesario y los suministran a otro circuito del sistema digital cuando son requeridos.  

Siendo los Flip-Flop las unidades básicas de todos los sistemas secuenciales, existen cuatro tipos: el RS, el JK, el T y el D. Y los últimos tres se implementan del primero —pudiéndose con posterioridad con cualquiera de los resultados confeccionar quienquiera de los restantes.

Todos pueden ser de dos tipos, a saber: Flip-Flop activado por nivel (FF-AN) o bien Flip-Flop maestro-esclavo (FF-ME). El primero recibe su nombre por actuar meramente con los "niveles" de amplitud 0-1, en cambio el segundo son dos FF-AN combinados de tal manera que uno "hace caso" al otro.

Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (Siempre y cuando se le este suministrando potencia al circuito) hasta que se cambie por una señal de entrada para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es el numero de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas afecten el estado binario.

El corazón de una memoria son los Flip Flops, este circuito es una combinación de compuertas lógicas, A diferencia de las características de las compuertas solas, si se unen de cierta manera, estas pueden almacenar datos que podemos manipular con reglas preestablecidas por el circuito mismo.

Registro Básico construido con compuertas NAND

Este es el circuito más sencillo y básico de un FF, Puede ser construido a partir de dos compuertas NAND o dos compuertas NOR con dos entradas, a continuación se ilustra con compuertas NAND, y es denominado "Registro Básico NAND".  

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