Circuitos Combinacionais

Circuito combinacional é um circuito no qual combinamos as diferentes portas do circuito, por exemplo, codificador, decodificador, multiplexador e demultiplexador. Algumas das características dos circuitos combinacionais são as seguintes -

A saída do circuito combinacional em qualquer instante de tempo depende apenas dos níveis presentes nos terminais de entrada.
O circuito combinacional não usa nenhuma memória. O estado anterior da entrada não tem nenhum efeito no estado atual do circuito.
Um circuito combinacional pode ter um número n de entradas e um número m de saídas.

Diagrama de bloco

Iremos elaborar alguns circuitos combinacionais importantes como segue.

Meio somador

Metade somador é um circuito lógico combinacional com duas entradas e duas saídas. O circuito meio somador é projetado para adicionar dois números binários de bit único A e B. É o bloco de construção básico para adição de doissinglenúmeros de bits. Este circuito tem duas saídascarry e sum.

Diagrama de bloco

Mesa da Verdade

Diagrama de circuito

Full Adder

Full Adder foi desenvolvido para superar a desvantagem do circuito Half Adder. Ele pode adicionar dois números de um bit A e B e transportar c. O somador completo é um circuito combinacional de três entradas e duas saídas.

Diagrama de bloco

Mesa da Verdade

Diagrama de circuito

N-Bit Parallel Adder

O Full Adder é capaz de adicionar apenas dois números binários de um dígito junto com uma entrada de transporte. Mas, na prática, precisamos adicionar números binários que são muito maiores do que apenas um bit. Para adicionar dois números binários de n bits, precisamos usar o somador paralelo de n bits. Ele usa vários somadores completos em cascata. A saída de transporte do adicionador completo anterior é conectada para transportar a entrada do próximo adicionador completo.

Adicionador paralelo de 4 bits

No diagrama de blocos, A ₀ e B ₀ representam o LSB das palavras de quatro bits A e B. Portanto, Full Adder-0 é o estágio mais baixo. Conseqüentemente, seu C _in foi feito permanentemente 0. O resto das conexões são exatamente as mesmas do somador paralelo de n bits é mostrado na fig. O somador paralelo de quatro bits é um circuito lógico muito comum.

Diagrama de bloco

Subtrator paralelo de N bits

A subtração pode ser realizada tomando o complemento de 1 ou 2 do número a ser subtraído. Por exemplo, podemos realizar a subtração (AB) adicionando o complemento de 1 ou 2 de B a A. Isso significa que podemos usar um somador binário para realizar a subtração binária.

Subtrator paralelo de 4 bits

O número a ser subtraído (B) é primeiro passado pelos inversores para obter seu complemento de 1. O somador de 4 bits adiciona o complemento de A e 2 de B para produzir a subtração. S ₃ S ₂ S ₁ S ₀ representa o resultado da subtração binária (AB) e a saída de carry C _out representa a polaridade do resultado. Se A> B então Cout = 0 e o resultado da forma binária (AB) então C _out = 1 e o resultado está na forma de complemento de 2.

Diagrama de bloco

Metade Subtratores

Meio subtrator é um circuito de combinação com duas entradas e duas saídas (diferença e empréstimo). Ele produz a diferença entre os dois bits binários na entrada e também produz uma saída (Borrow) para indicar se um 1 foi emprestado. Na subtração (AB), A é chamado de bit Minuend e B é chamado de bit Subtrahend.

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Diagrama de circuito

Subtratores completos

A desvantagem de um meio subtrator é superada pelo subtrator completo. O subtrator completo é um circuito combinacional com três entradas A, B, C e duas saídas D e C '. A é o 'minuendo', B é 'subtraendo', C é o 'empréstimo' produzido pelo estágio anterior, D é a saída diferencial e C 'é o resultado do empréstimo.

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Diagrama de circuito

Multiplexers

O multiplexador é um tipo especial de circuito combinacional. Existem entradas de n dados, uma saída e entradas de seleção m com 2m = n. É um circuito digital que seleciona uma das n entradas de dados e a encaminha para a saída. A seleção de uma das n entradas é feita pelas entradas selecionadas. Dependendo do código digital aplicado nas entradas selecionadas, uma das n fontes de dados é selecionada e transmitida para a única saída Y. E é chamado de estroboscópio ou entrada de habilitação, útil para o cascateamento. Geralmente é um terminal baixo ativo, o que significa que executará a operação necessária quando estiver baixo.

Diagrama de bloco

Multiplexadores vêm em múltiplas variações

2: 1 multiplexador
4: 1 multiplexador
Multiplexador 16: 1
32: 1 multiplexador

Diagrama de bloco

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Demultiplexadores

Um demultiplexador realiza a operação reversa de um multiplexador, ou seja, ele recebe uma entrada e a distribui por várias saídas. Possui apenas uma entrada, n saídas, m seleção de entrada. Por vez, apenas uma linha de saída é selecionada pelas linhas selecionadas e a entrada é transmitida para a linha de saída selecionada. Um desmultiplexador é equivalente a uma chave de múltiplas vias de pólo único, conforme mostrado na fig.

Os demultiplexadores vêm em várias variações.

1: 2 demultiplexador
1: 4 demultiplexador
1: 16 demultiplexador
1: 32 demultiplexador

Diagrama de bloco

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Decodificador

Um decodificador é um circuito combinacional. Tem n entradas e no máximo m = 2n saídas. O decodificador é idêntico a um demultiplexador sem nenhuma entrada de dados. Ele executa operações que são exatamente opostas às de um codificador.

Diagrama de bloco

Exemplos de decodificadores estão a seguir.

Conversores de código
BCD para decodificadores de sete segmentos
Decodificadores de tubo nixie
Atuador de relé

Decodificador de 2 a 4 linhas

O diagrama de blocos do decodificador de 2 a 4 linhas é mostrado na fig. A e B são as duas entradas, onde D a D são as quatro saídas. A tabela verdade explica as operações de um decodificador. Mostra que cada saída é 1 para apenas uma combinação específica de entradas.

Diagrama de bloco

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Circuito Lógico

Codificador

O codificador é um circuito combinacional projetado para realizar a operação inversa do decodificador. Um codificador tem n número de linhas de entrada e m número de linhas de saída. Um codificador produz um código binário de m bits correspondente ao número da entrada digital. O codificador aceita uma palavra digital de entrada n e a converte em outra palavra digital de m bit.

Diagrama de bloco

Seguem exemplos de codificadores.

Codificadores prioritários
Decimal para codificador BCD
Octal para codificador binário
Hexadecimal para codificador binário

Codificador de prioridade

Este é um tipo especial de codificador. A prioridade é dada às linhas de entrada. Se duas ou mais linhas de entrada forem 1 ao mesmo tempo, a linha de entrada com prioridade mais alta será considerada. Existem quatro entradas D ₀ , D ₁ , D ₂ , D ₃ e duas saídas Y ₀ , Y ₁ . Das quatro entradas, D ₃ tem a prioridade mais alta e D ₀ tem a prioridade mais baixa. Isso significa que se D ₃ = 1, então Y ₁ Y ₁ = 11, independentemente das outras entradas. Da mesma forma, se D ₃ = 0 e D ₂ = 1, então Y ₁ Y ₀ = 10, independentemente das outras entradas.