Elettronica digitale - Parte 2

Elettronica Digitale

parte 2

Elettronica

Digitale

parte 2

Circuiti Combinatori

I circuiti combinatori sono una classe di circuiti che effettuano delle elaborazioni sui segnali d'ingresso. Essi si differenziano da quelli sequenziali perché sono dei circuiti senza memoria, cioè i circuiti combinatori effettuano elaborazioni sui segnali d'ingresso considerati solo in un dato istante, senza tener conto della storia del segnale stesso. I circuiti sequenziali, invece, realizzano uscite che tengono conto della storia del segnale d'ingresso.

Vediamo quali sono le elaborazioni che possiamo eseguire tramite i circuiti combinatori:

1. Operazioni numeriche sui dati:
   • Circuiti Sommatore
   • Circuiti Sottrattore
   • Circuiti Moltiplicatore
   • Circuiti Divisori
2. Operazioni di indirizzamento e selezione dei dati:
   • Circuiti Codificatori
   • Circuiti Decodificatori
   • Circuiti Multiplexer
   • Circuiti Demultiplexer
3. Realizzazione di Funzioni Logiche Complesse:
   • Circuiti PLA → Logiche Programmabili, le quali riassumono tutto ciò che si può fare con i circuiti combinatori.

I circuiti combinatori si presentano come un insieme di porte logiche, distribuite in modo tale da avere in uscita la somma dei vari segnali d'ingresso. A tal proposito, parliamo di strutture caratteristiche dei circuiti combinatori, ossia le strutture regolari.

Esse possono essere divise in due grandi classi:

1. Strutture a matrice: Le strutture a matrice hanno una struttura regolare formata da n righe e m colonne, tutte interconnesse tra di loro. Ogni elemento della matrice effettua una particolare funzione logica. Nelle righe vengono inseriti gli input e gli output vengono prelevati dalle colonne. Una struttura di questo tipo viene utilizzata per operazioni quale l'indirizzamento e la selezione dei dati, ovvero è adoperata per codificatori, decodificatori, multiplexer e demultiplexer.
2. Strutture a bit-slice: In una struttura a bit-slice, le porte logiche vengono inserite in delle "black-box". A seconda del numero di operazioni da eseguire, avremo due o più strutture bit-slice.

Queste tipologie di circuiti combinatori vengono adoperate in un sistema di elaborazione dei dati.

In definitiva, i circuiti combinatori sono dei sistemi che prendono in ingresso un input e generano in uscita dell' output e possono essere schematizzati in un unico blocco come segue:

Notiamo che in ingresso il segnale viene negato tramite una porta NOT; ciò avviene perché nei circuiti combinatori dobbiamo, appunto, combinare i vari segnali e, dunque, avremo bisogno di

prescindere sia di A che di A̅. Inoltre, il segnale A viene preso non direttamente dall'input ma da un doppio uso della porta NOT perché tale porta svolge un ulteriore ruolo fondamentale, ossia ripristina il segnale d'ingresso, ossia ne cancella il rumore. C'è, infatti, un ripristino dei livelli logici (tutto ciò di sotto di V_S verrà negato e, quindi, riportato in V_O come alto e viceversa per tutto ciò che si trova ed è sopra di V_S).

Circuiti Sommatori

• Somma tra due numeri ad un Bit

Esegue una somma tra due numeri A e B ad un bit:

A,B → 0,1 :

• 0 + 0 = 0
• 0 + 1 = 1
• 1 + 0 = 1
• 1 + 1 = 0 riporto 1

Della tabella di verità, notiamo che la funzione logica che ci permette di effettuare la somma è lo XOR:

S = A ⊕ B

Sempre dalla tabella di verità, notiamo che la parte che ci consente di ottenere il carry (riporto) è la AND:

C = A B

Dunque, l'operazione di somma tra due numeri ad un bit è completamente descritta tramite l'esclusiò di due porte: XOR ed AND.

AND

- Somma di due numeri binari e più bit

Consideriamo il caso (molto più comune) delle somme di due numeri binari e più bit:

5 → 101      101 +

6 → 110      0110 =

                                                                                                                                 &