Circuitos Combinacionales

Un circuito combinacional, como su nombre lo sugiere es un circuito cuya salida depende solamente de la “combinación” de sus entradas en el momento que se está realizando la medida en la salida.

Analizando el circuito anterior, con compuertas digitales, 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.  

Un circuito combinacional no puede tener bucles cerrados o realimentaciones (porque si hay bucles, la entrada se realimenta o cambia durante el circuito)

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)

Los circuitos combinacionales se pueden dividir en dos tipos:

• Sistemas unifuncionales: Tienen una sola función de salida.
• Sistemas multifuncionales: Tienen varias funciones de salida.

A su vez, una función puede ser "completa" (su valor está determinado paratodas las posibles combinaciones de las variables de entrada) o "incompleta" (existen algunas combinaciones de entrada para las cuales el valor de la función es indeterminado).

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 lógica

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

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.

Tablas de la Verdad (Veracidad)

La tabla de verdad es un instrumento utilizado para la simplificación de circuitos digitales a través de su ecuación booleana. Todas las tablas de verdad funcionan de la misma manera sin importar la cantidad de columnas que tenga y todas tienen siempre una columna de salida (la última columna a la derecha) que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas.

El número total de columnas en una tabla de verdad es la suma de las entradas que hay + 1 (la columna de la salida).