domingo, 13 de mayo de 2012


República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional
Sede Guanare - Núcleo PortuguesaBachilleres








Lógica combinacional 

Sumadores,  restadores, compuertas NAND multinivel, compuerta NOR multinivel














Barreto Daniel
Cárdenas Kevin
Rogelio Linarez

Ing. Sistemas
Semestre  V
Sección “A”

12/05/2012











LOGICA COMBINACIONAL
Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones (OR, AND, NAND, XOR) son booleanas donde cada función se puede representar en una tabla de la verdad. Por tanto, carecen de memoria y de realimentación.
En electrónica digital la lógica combinacional está formada por ecuaciones simples a partir de las operaciones básicas del álgebra de Boole. Entre los circuitos combinacionales clásicos tenemos:
-Lógicos: Generador/Detector de paridad Multiplexor y De multiplexor 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
SUMADORES: SEMISUMADOR ELEMENTAL
El semisumador (half adder) es un circuito que suma dos bits de entrada a y b y devuelve un bit de resultados y un bit de acarreo cout.





























SUMADOR ELEMENTAL COMPLETO
El sumador completo (full adder) es un circuito que suma dos bits de entrada a y b más un acarreo de entrada cin y devuelve un bit de resultado s y un bit de acarreo cout







Circuito Con compuerta Lógicas 

                                RESTADORES BINARIOS
Para restar dos números binarios de n bits podemos hacer una suma del  minuendo con el complemento a 2 del sustraendo:




1.- Para complementar el sustraendo, invertimos todos sus bits e introducimos un 1 en el acarreo de entrada del sumador menos significativo.
2.-  Por este procedimiento también había que invertir el acarreo de salida.
3.- Esto funciona tanto para binario puro como para complemento a 2 (en complemento a 2 el acarreo se desprecia, y habría que detectar el posible desbordamiento de otro modo).






                                                         SUMADOR/RESTADOR
Podemos unir los circuitos anteriores y construir uno que haga sumas y restas en función de una señal de control  SUMADOR / RESTADOR DE n BITS.









                                              CONVERSOR DE CÓDIGO
Un conversor de código puede hacerse simplemente conectando un decodificador a un codificador. Por ejemplo, podemos imaginar un decodificador de binario natural BCD, es decir, un descodificador con 4 entradas y 16 salidas de las que utilizamos 10 (las correspondientes a las combinaciones binarias en BCD de los dígitos decimales desde el 0 hasta el 9. Estas 10 salidas las conectamos a las entradas de un codificador de código binario Gray, el cual tendrá 4 salidas. Acabamos de hacer un conversor de código de BCD natural a binario Gray.
En resumen, se puede decir que un conversor de código es un elemento lógico que traduce una palabra de "n" bits a otra de "m" bits las cuales se refieren al mismo valor decimal, pero en "distintos códigos"

                                                   DECODIFICADOR
Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar como decodificador / de multiplexor. Esto es debido a que un de multiplexor puede comportarse como un decodificador.
Un tipo de decodificador muy empleado es el de siete segmentos. Este circuito decodifica la información de entrada en BCD a un código de siete segmentos adecuado para que se muestre en un visualizador de siete segmentos.
CODIFICADOR
Un codificador es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada.
Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y codificadores con prioridad. En el caso de codificadores sin prioridad, puede darse el caso de salidas cuya entrada no pueda ser conocida: por ejemplo, la salida 0 podría indicar que no hay ninguna entrada activada o que se ha activado la entrada número 0. Además, ciertas entradas pueden hacer que en la salida se presente la suma lógica de dichas entradas, ocasionando mayor confusión. Por ello, este tipo de codificadores es usado únicamente cuando el rango de datos de entrada está correctamente acotado y su funcionamiento garantizado.
También entendemos como codificador (códec), un esquema que regula una serie de transformaciones sobre una señal o información. Estos pueden transformar una señal a una







forma codificada usada para la transmisión o cifrado o bien obtener la señal adecuada para la visualización o edición (no necesariamente la forma original) a partir de la forma codificada.
En este caso, los codificadores son utilizados en archivos multimedia para comprimir audioimagen o vídeo, ya que la forma original de este tipo de archivos es demasiado grande para ser procesada y transmitida por los sistema de comunicación disponibles actualmente. Se utilizan también en la compresión de datos para obtener un tamaño de archivo menor.
Según esta nueva definición, podemos dividir los codificadores en códecs sin pérdidas y códecs con pérdidas, según si la información que se recupera coincide exactamente con la original o es una aproximación.


                                   Circuitos NAND y NOR  de multinivel
La forma estándar de expresar funciones booleanas da pie a una implementación de dos niveles. Hay ocasiones en que el diseño de sistemas digitales  produce estructuras con tres o más niveles de compuertas. 
El siguiente procedimiento  se puede utilizar para diseñar circuitos  de varios niveles  con compuertas lógicas NAND:
1.- Simplificar la función de conmutación  que se va a implementar
2.- Diseñar un circuito de varios niveles  de compuertas AND y OR. La compuerta lógica de salida debe ser una compuerta OR. La salida de las compuertas AND no se pueden utilizar como entradas  de otras compuertas lógicas AND; las salidas de las compuertas lógicas OR no se pueden emplear  como entradas de otras  compuertas lógicas OR.
3.-  Numere los niveles, comenzando con la compuerta de salida  como nivel 1. Reemplace todas las compuertas lógicas por compuertas lógicas NAND,  dejando como estas las interconexiones entre compuertas lógicas. Deje las entradas en los niveles 2,4, 6,…como están, invierta cualquier variable aislada que aparezca  como entrada en los niveles 1,3, 5
La validez de este procedimiento puede comprobarse fácilmente dividiendo el circuito multinivel en subcircuitos de dos niveles y aplicando los resultados anteriores para los circuitos de dos niveles a cada uno de los subcircuitos de dos niveles 








                       



          



El procedimiento para diseñar circuitos multinivel NOR  es exactamente el mismo  que para los circuitos de multinivel NAND, excepto en que en la compuerta de salida del circuito formado  por compuertas AND y OR  debe ser una compuerta lógica AND y todas las compuertas lógicas  se reemplazan  por compuertas NOR.


                                       PUERTA OR-EXCLUSIVA (XOR)
La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:
 F=A+B |- F=AB+AB









           
Tabla de verdad puerta XOR
Entrada A
Entrada B
Salida A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0



Tabla de verdad puerta XOR
Entrada A
Entrada B
Salida A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Se obtiene cuando ambas entradas tienen distinto valor.
Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a+(b+c) o bien (a+b)+c. Su tabla de verdad sería:

XOR de tres entradas
Entrada A
Entrada B
Entrada C
Salida A+B+C
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
Desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la puerta XOR implementa la suma módulo 2, pero mucho más simple de ver, la salida tendrá un 1 siempre que el número de entradas a 1 sea impar.
PUERTA EQUIVALENCIA (XNOR)
La puerta lógica equivalencia, realiza la función booleana AB+~A~B. Su símbolo es un punto (·) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XNOR es:
F=A+B
Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XNOR
Entrada A
Entrada B
Salida A+B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1

Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1 lógico, sólo si las dos entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1 (2 encendidos o 2 apagados). Sólo es verdadero si ambos componentes tiene el mismo valor lógico

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