Circuiti combinatori
Il circuito combinato è un circuito in cui combiniamo le diverse porte del circuito, ad esempio encoder, decoder, multiplexer e demultiplexer. Alcune delle caratteristiche dei circuiti combinatori sono le seguenti:
L'uscita del circuito combinatorio in qualsiasi istante di tempo, dipende solo dai livelli presenti ai terminali di ingresso.
Il circuito combinatorio non utilizza alcuna memoria. Il precedente stato di ingresso non ha alcun effetto sullo stato attuale del circuito.
Un circuito combinatorio può avere un numero n di ingressi em numero di uscite.
Diagramma a blocchi
Elaboreremo alcuni importanti circuiti combinatori come segue.
Mezzo sommatore
Half adder è un circuito logico combinatorio con due ingressi e due uscite. Il circuito del mezzo sommatore è progettato per aggiungere due numeri binari a bit singolo A e B. È l'elemento di base per l'aggiunta di duesinglenumeri di bit. Questo circuito ha due uscitecarry e sum.
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Schema elettrico
Sommatore completo
Il sommatore completo è stato sviluppato per superare l'inconveniente del circuito Half Adder. Può aggiungere due numeri di un bit A e B e portare c. Il sommatore completo è un circuito combinatorio a tre ingressi e due uscite.
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Schema elettrico
Sommatore parallelo a N bit
Il Full Adder è in grado di aggiungere solo due numeri binari a una cifra insieme a un input di riporto. Ma in pratica dobbiamo aggiungere numeri binari che sono molto più lunghi di un solo bit. Per aggiungere due numeri binari a n bit dobbiamo utilizzare il sommatore parallelo a n bit. Utilizza una serie di sommatori completi in cascata. L'output di carry del sommatore completo precedente è collegato all'input di carry del sommatore completo successivo.
Sommatore parallelo a 4 bit
Nello schema a blocchi, A 0 e B 0 rappresentano l'LSB delle quattro parole di bit A e B. Quindi Full Adder-0 è lo stadio più basso. Quindi il suo C in è stato reso permanentemente 0. Il resto dei collegamenti sono esattamente uguali a quelli del sommatore parallelo a n bit è mostrato in fig. Il sommatore parallelo a quattro bit è un circuito logico molto comune.
Diagramma a blocchi
Sottrattore parallelo a N bit
La sottrazione può essere effettuata sottraendo il complemento di 1 o 2 del numero da sottrarre. Ad esempio, possiamo eseguire la sottrazione (AB) aggiungendo il complemento di B a 1 o 2 ad A. Ciò significa che possiamo utilizzare un sommatore binario per eseguire la sottrazione binaria.
Sottrattore parallelo a 4 bit
Il numero da sottrarre (B) viene prima passato attraverso gli inverter per ottenere il suo complemento a 1. Il sommatore a 4 bit aggiunge quindi il complemento di A e 2 di B per produrre la sottrazione. S 3 S 2 S 1 S 0 rappresenta il risultato della sottrazione binaria (AB) e uscita di riporto C fuori rappresenta la polarità del risultato. Se A> B allora Cout = 0 e il risultato della forma binaria (AB) allora C out = 1 e il risultato è nella forma del complemento a 2.
Diagramma a blocchi
Mezzi sottrattori
Il mezzo sottrattore è un circuito combinato con due ingressi e due uscite (differenza e prestito). Produce la differenza tra i due bit binari in ingresso e produce anche un output (Borrow) per indicare se è stato preso in prestito un 1. Nella sottrazione (AB), A è chiamato Minuend bit e B è chiamato Subtrahend bit.
Tabella della verità
Schema elettrico
Sottrattori completi
Lo svantaggio di un mezzo sottrattore viene superato dal sottrattore completo. Il sottrattore completo è un circuito combinatorio con tre ingressi A, B, C e due uscite D e C '. A è il "minuendo", B è "sottraendo", C è il "prestito" prodotto dalla fase precedente, D è la differenza di output e C "è l'output di prestito.
Tabella della verità
Schema elettrico
Multiplexer
Il multiplexer è un tipo speciale di circuito combinatorio. Sono presenti n input di dati, un'uscita e m input di selezione con 2m = n. È un circuito digitale che seleziona uno degli n ingressi dati e lo indirizza all'uscita. La selezione di uno degli n ingressi viene effettuata dagli ingressi selezionati. A seconda del codice digitale applicato agli ingressi selezionati, una delle n sorgenti di dati viene selezionata e trasmessa alla singola uscita Y. E è chiamato strobo o ingresso di abilitazione utile per la cascata. In genere è un terminale attivo basso, il che significa che eseguirà l'operazione richiesta quando è basso.
Diagramma a blocchi
I multiplexer sono disponibili in più varianti
- Multiplexer 2: 1
- Multiplexer 4: 1
- Multiplexer 16: 1
- Multiplexer 32: 1
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Demultiplexer
Un demultiplexer esegue l'operazione inversa di un multiplexer, cioè riceve un ingresso e lo distribuisce su più uscite. Ha un solo ingresso, n uscite, m seleziona ingresso. In un momento solo una linea di uscita viene selezionata dalle linee di selezione e l'ingresso viene trasmesso alla linea di uscita selezionata. Un de-multiplexer è equivalente a un interruttore unipolare a più vie come mostrato in fig.
I demultiplatori sono disponibili in più varianti.
- Demultiplexer 1: 2
- Demultiplexer 1: 4
- Demultiplexer 1:16
- Demultiplexer 1:32
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Decoder
Un decodificatore è un circuito combinatorio. Dispone di n ingressi e al massimo m = 2n uscite. Il decoder è identico a un demultiplexer senza input di dati. Esegue operazioni esattamente opposte a quelle di un encoder.
Diagramma a blocchi
Di seguito sono riportati esempi di decodificatori.
- Convertitori di codice
- Decoder BCD a sette segmenti
- Decoder per tubi Nixie
- Attuatore a relè
Decoder da 2 a 4 linee
Lo schema a blocchi del decodificatore da 2 a 4 linee è mostrato in fig. A e B sono i due ingressi dove da D a D sono le quattro uscite. La tabella di verità spiega le operazioni di un decoder. Mostra che ogni uscita è 1 solo per una specifica combinazione di ingressi.
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Circuito logico
Codificatore
L'encoder è un circuito combinatorio progettato per eseguire l'operazione inversa del decoder. Un encoder ha n numero di linee di ingresso em numero di linee di uscita. Un encoder produce un codice binario m bit corrispondente al numero di ingresso digitale. L'encoder accetta una n parola digitale in ingresso e la converte in un m bit un'altra parola digitale.
Diagramma a blocchi
Di seguito sono riportati esempi di codificatori.
- Codificatori prioritari
- Codificatore da decimale a BCD
- Da ottale a codificatore binario
- Codificatore da esadecimale a binario
Codificatore prioritario
Questo è un tipo speciale di codificatore. La priorità è data alle linee di ingresso. Se due o più linee di ingresso sono 1 contemporaneamente, verrà considerata la linea di ingresso con la priorità più alta. Sono presenti quattro ingressi D 0 , D 1 , D 2 , D 3 e due uscite Y 0 , Y 1 . Dei quattro ingressi D 3 ha la priorità più alta e D 0 ha la priorità più bassa. Ciò significa che se D 3 = 1 allora Y 1 Y 1 = 11 indipendentemente dagli altri ingressi. Allo stesso modo se D 3 = 0 e D 2 = 1 allora Y 1 Y 0 = 10 indipendentemente dagli altri ingressi.
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Circuito logico
