¿Qué es un circuito combinacional? Tipos de circuitos combinacionales

 ¿Qué es un sistema combinacional?

El sistema combinacional es un sistema lógico en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin intervención de estados anteriores. Estos sistemas pueden representarse mediante tablas de verdad y utilizan operaciones sin memoria y sin retroalimentación.

La versión electrónica digital se basa en ecuaciones sencillas que utilizan principios algebraicos booleanos.

Estos circuitos están compuestos únicamente por puertas lógicas interconectadas que no incluyen células biestables o de memoria.

Funciones combinacionales

Los circuitos combinacionales, compuestos por puertas AND y puertas OR, utilizan el álgebra booleana para generar su funcionamiento. Las señales de entrada son variables en la ecuación lógica de salida. Por ejemplo, un dispositivo combinacional con dos entradas que es una puerta AND o una puerta OR sería F=A+B}.F=A+B}, respectivamente. Estas operaciones pueden combinarse en funciones más complejas.

Multiplexor

Un multiplexor es un dispositivo que recibe varias entradas y las transmite a una salida. Para ello, divide el medio de transmisión en varios canales, de modo que diferentes nodos puedan utilizarlo al mismo tiempo. Por ejemplo, puedes tener un punto de acceso de división de código o de longitud de onda en tu instalación doméstica inteligente con el que otros dispositivos podrán conectarse para compartir la energía: ¡lo que transmiten necesita ser demultiplexado al salir de allí!

Diseño en Electrónica Digital

Cada combinación de las entradas de selección corresponde a una entrada de datos, y la salida final del multiplexor corresponderá a esa entrada seleccionada. La selección más significativa es siempre la que se muestra como vertical u horizontal. Si no se especifica lo contrario, también puede identificarse por la etiqueta que se haya elegido por sí misma.

Si se construye un multiplexor con menos entradas, se puede componer de otros multiplexores con más entradas. Esto se hizo en la electrónica digital para el control de la información que equivale a los interruptores. En su forma más básica, los distintos componentes son: dos señales de datos (A y B), una salida, y una entrada de "control" que cuando se pone a 0 permite que la señal A se conecte; cuando se pone a 1 la señal B transmitirá. En términos más sencillos, imagínese que se trata de una compuerta AND en la que todas las salidas se unen en OR.

La función de un multiplexor da lugar a diversas aplicaciones: puede utilizarse como selector de entrada, serializador y transmisión multiplexada.

Demultiplexor

En electrónica digital, un demultiplexor es un circuito combinacional que tiene entradas de datos y entradas de control. La salida de la entrada se puede determinar aplicando a la entrada de control la combinación binaria que corresponde a la salida deseada. ¡Por ejemplo, si queremos que la información de nuestra entrada d salga por la salida de S4- una de las salidas de S5- para que (la información) no salga por ninguna otra salida que tengamos en esta tabla, digamos que necesitas 100 como factor de ponderación a 3; entonces todo lo que haces es poner 0 en 1 y 110 en 4 ya que ambos están a sólo 2 dígitos de distancia el uno del otro.- De esta manera una vez más nuestro primer número coincidirá con lo que hicimos antes pero ahora "d" va a otra salida que antes!

Un demultiplexor es un dispositivo que puede recibir una señal compleja multiplexada a través de un medio de transmisión compartido y separar las diferentes señales. Las dirige a las salidas correspondientes, como haría un decodificador de canales analógicos o digitales, pero también tiene muchos usos en otros circuitos.

Si combinamos un demultiplexor con una puerta NAND NO-Y, podemos generar funciones lógicas para las que las salidas correspondientes a los unos se conectarán a la puerta NO-Y. En este caso, al introducir 0s para inhibir la generación de alguna función (entrada de inhibición), se mantienen como cero y se elevan a uno cuando se desee.

Una de las funciones que realiza el decodificador hexadecimal como demultiplexor es conectar dos contadores, C0 y C15. Cuando una entrada común a todos los impulsos recibidos de una entrada es 0, se deshabilita el conteo para ese contador. Si ambas entradas son 1 entonces los impulsos pueden ser contados en esa salida específica. Cada entrada de inhibición de este bloque tiene su propia salida que permite o no contar los impulsos en cada uno de los pulsos contables en cualquier momento en orden.

Codificador

Hay dos tipos básicos de codificadores: los que no tienen prioridad y los que tienen prioridad. Los circuitos codificadores sin ningún tipo de priorización presentarán el código binario correspondiente a la entrada activada; esto se suele utilizar cuando hay un rango exacto para las entradas, de forma que se pueda conocer todo de antemano para evitar confusiones, además de asegurar el funcionamiento.

Los codificadores de prioridad, en estos sistemas, están diseñados para evitar los problemas mencionados anteriormente codificando una señal con mayor prioridad que cualquier otra entrada activa. Además, se codifican otras dos salidas: una señala que no hay ninguna entrada activa (lo que significa que está desactivada), y otra señala que hay alguna entrada activada. Esta medida permite discernir entre las suposiciones realizadas en los casos en los que no hay señal de entrenamiento o en los que pueden haberse producido interrupciones durante el aprendizaje de una salida a partir de sus entradas.

Los codificadores son un esquema que regula las transformaciones sobre las señales o la información. Pueden transformar una señal en una forma codificada para su transmisión, encriptación u obtener el formato adecuado para su visualización y edición a partir de la forma codificada de los archivos multimedia (no necesariamente el original). Pueden ser códecs sin pérdidas y códecs con pérdidas, según si coincide exactamente con su estado original o es una aproximación. Los esquemas de codificación siguen esta nueva definición de codificador:

Un esquema que regula las transformaciones en las señales/información; codifican en tamaños más pequeños para que quepan más fácilmente a través de los sistemas de comunicación, así como los algoritmos de compresión que producen menos espacio de almacenamiento pero mayor tamaño de archivo. Según esta nueva definición, ahora hay dos tipos: los códecs sin pérdidas, que se ajustan perfectamente a sus fuentes correspondientes, y los códecs con pérdidas, que las aproximan ligeramente para crear versiones más pequeñas.

Decodificador

Un decodificador es un circuito combinacional que tiene la función inversa a un codificador. Convierte los códigos binarios y otras formas de datos, como el BCD, en líneas de 1 bit o de 0 con N bits de entrada, mientras que las líneas de salida M se activan para una sola combinación de entrada posible. Este tipo de circuito suele encontrarse dentro de un demultiplexor porque comparten funciones similares y pueden utilizarse indistintamente cuando sea necesario.

Un tipo de decodificador muy utilizado es el de siete segmentos. Este circuito convierte la información de entrada en código binario en una secuencia adecuada para su visualización en un sistema de pantalla digital, normalmente compuesta por 7 segmentos que representan los números del 0 al 9.

Conversor de código

Los convertidores de códigos son elementos lógicos que traducen una palabra de "n" bits a otra de "m" bits, que representan el mismo valor decimal pero en códigos diferentes. Por ejemplo, podemos imaginar un decodificador binario natural BCD (4 entradas y 16 salidas), es decir, 4 entradas para cada dígito del 0 al 9 y 16 líneas de salida separadas que se corresponden con esas combinaciones en notación binaria, es decir, un bit de entrada para cuatro valores posibles, por lo que se utilizarían seis grupos o conjuntos de estos dígitos como puntos de código; se conectan a 10 líneas de entrada pertenecientes al lado del codificador (que tienen 4 cada una) y así se crea una máquina codificadora capaz de convertir cualquier mensaje en cualquier otro tipo/código. El convertidor se acaba de crear conectando dos dispositivos, uno de los cuales es capaz de codificar la información en señales de código, mientras que el otro las traduce de nuevo en palabras.

Circuito comparador

Un circuito comparador compara las dos entradas binarias para indicar la igualdad o desigualdad. Estos circuitos se denominan TTL con un número 7485 y manejan entradas de 4 bits. Se pueden conectar en cascada, para manejar también valores de entrada mayores.

Para diseñar el circuito se requerirán conocimientos intermedios de álgebra booleana y simplificación booleana, uso de tablas de verdad, lógica y diseño de circuitos lógicos, también es recomendable disponer de un programa que permita crear diagramas como Ktechlab. Del mismo modo las entradas/salidas con n bits cada una se llamarían vectores -cada vector se nombraría con una letra mayúscula- y las entradas de bits dentro de los vectores se identifican por el nombre de su correspondiente entrada más su posición dentro del vector: por ejemplo una entrada de 5 bits se llamaría A4 o A5 dependiendo de la posición en la que se encuentre.